一种90°分布式MEMS 移相器的设计

0 序言
近年来随着射频微机械技术的发展，MEMS移相器越来越受到人们广泛关注，已经成为人们主要研究的MEMS器件之一。与传统的移相器相比，MEMS移相器多采用半导体材料作衬底，用微机械加工技术制备，具有频带宽、损耗小、成本低、超小型化、易于与IC、MMIC电路集成等优点，因此在微波及毫米波控制电路中具有广泛的应用前景【1】。美国密歇根大学的Barker博士通过在共面波导上周期加载MEMS 金属桥的方法，首先实现了毫米波段宽频带的MEMS移相器，如图1 所示,它的基本原理是通过改变MEMS 金属桥的高度来改变传输路径上的相移常数，从而达到改变相移的目的【2】。本文基于电容耦合式MEMS开关，设计出一种90° 分布式MEMS移相器。


1 分布式MEMS移相器的工作原理
分布式MEMS移相器的基本设计思想是在共面波导上周期性的加载有高电容比率的MEMS可动薄膜桥，从而增加共面波导与地之间的分布电容，使共面波导传输线成为一个慢波系统，起到相位延迟的作用【3】。在线上施加一个直流偏压，可以改变分布式电容，引起传输线参数的变化，从而改变电磁波的相位。相移量大小由MEMS单元电容的比率( )和传输线自身电容所决定。分布式MEMS移相器工作在移相时的等效电路图如图2所示【4】。

1 C 和1 L 分别是CPW传输线的分布电容和电感。


则特性阻抗为:

相速度为：