[实用新型]五位射频微机电式移相器

说明书

技术领域

本实用新型属于射频通信及微电子机械(MEMS)技术，特别是一种涉及五位分布式射频微机电结构移相器，该移相器尤其适合用于射频/微波等高频波段。

背景技术

移相器是通信系统设备中的基本部件，微波和毫米波移相器更是组成接收发机和相控阵天线的关键部件。目前，传统移相器主要采用铁氧体材料、PIN二极管或FET开关来实现，体积较大、功耗高，难以适应现代无线通信系统发展的要求。近年来，微电子机械系统(MEMS)技术的迅猛发展，促进了射频微机电(RF MEMS)移相器的发展，采用MEMS技术制得的移相器具有低功耗、高品质因数、高隔离度、与IC工艺兼容和体积小等特点。此类移相器主要分为开关线型和分布式两类，其中开关线型移相器是通过MEMS开关选通信号通道，利用传输线延迟来实现移相功能，此类移相器与传统移相器相比虽然具有低功耗、高品质因数、高隔离度、与IC工艺兼容的特点，但仍存在体积较大、工艺复杂、移相精度不高等缺陷；分布式移相器则包括CPW(共面波导)信号线、CPW地线及设于信号线上表面的绝缘层，MEMS金属梁及其支撑，比例电容上极板、下极板，2-4个直流加载电极及与MEMS金属梁之间的连接导线，基片及设于其上的绝缘层；其工作原理是通过在MEMS梁上周期性加载驱动电压，利用电容的移相特性来实现移相功能；该分布式移相器虽然具有结构较简单、体积较小的特点，但由于其金属梁采用板体梁及固定支撑结构，梁与对应的信号线之间距离的变化是依赖金属梁的形变来实现，而板体金属梁的弹性系数大，因此所需下拉的电压高(20V～80V)、移相步进亦较大、移相器位数也因此仍较低(仅2-4位)、移相精度差，难以与现有的电子通信系统配套使用；而若要实现小步进移相、提高移相器位数，就需要加大金属梁的宽度、增大其电容比，即需加大其体积，这又不利于其小型化；其直流偏置电压通过直流加载电极的正极及连接线直接加载于MEMS金属梁上，而负极接于CPW信号线上，因而在MEMS金属梁上同时存在直流和交流信号，MEMS金属梁会因交直流的串扰产生自激振荡而失去移相功能；此外，为实现高电容比，该移相器需将比例(补偿)电容上、下极板的间距设置较近、上极板与金属梁则不能设于同一水平面，就需单独对上极板采取电镀工艺制作，这又增加了制作的复杂性；因而该分布式移相器存在所需下拉的电压高、移相步进较大、移相位数及移相精度较低，而可靠性较差，难以与现有的电子通信系统配套使用，不适应现代无线通信系统发展的要求等缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是研究设计一种五位射频微机电式移相器，在实现360°移相的基础上，达到降低插入损耗及下拉电压、减小移相的步进幅度、有效提高移相器位数及移相精度，避免MEMS金属梁因交直流串扰产生的自激振荡而失去移相功能、提高其可靠性，以适应现代无线通信系统发展要求等目的。