本文關(guān)鍵詞：基于MEMS微屏蔽傳輸線的移相器研究

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【摘要】：微波毫米波移相器是通信和雷達(dá)應(yīng)用中相控陣當(dāng)中的關(guān)鍵部件,分為模擬域移相器和數(shù)字域移相器。相較模擬域移相器,數(shù)字域移相器具有調(diào)節(jié)方便、相位偏差小、反應(yīng)時間短等優(yōu)勢。而一般的數(shù)字移相器通常體積較大且工作頻率范圍不高,所以逐漸出現(xiàn)了采用MEMS技術(shù)的數(shù)字移相器。本文研究了一種新型傳輸線-MEMS微屏蔽傳輸線,并對其進(jìn)行了理論分析和三維全波仿真。分析研究了直接接觸式RF MEMS單刀雙擲開關(guān)的基本工作原理,完成了對MEMS開關(guān)的電路模型建立和電路參數(shù)提取,設(shè)計了一個針對直接接觸式RF MEMS開關(guān)的測試系統(tǒng)。設(shè)計了基于直接接觸式RF MEMS單刀雙擲開關(guān)的四位開關(guān)線型移相器,并完成了移相器的加工制作和測試分析,論文的主要內(nèi)容如下:(1)研究微屏蔽傳輸線的傳輸特性。采用保角變換法對微屏蔽傳輸線進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)分析,對微屏蔽傳輸線的傳輸特性進(jìn)行了數(shù)值計算和仿真分析,研究了其特征阻抗和有效介電常數(shù),該傳輸線具有特征阻抗變化范圍廣,有效介電常數(shù)接近1的良好傳輸特性。最后對微屏蔽傳輸線腔體的結(jié)構(gòu)參數(shù)(腔體深度和寬度)進(jìn)行分析,得到腔體物理結(jié)構(gòu)改變對微屏蔽線傳輸性能的影響。(2)介紹了RF MEMS單刀雙擲開關(guān)的基本工作原理,根據(jù)開關(guān)實際結(jié)構(gòu)參數(shù)和實測數(shù)據(jù),建立了開關(guān)的RLC電路模型,并對其電路參數(shù)進(jìn)行提取,得到完整的RF MEMS單刀雙擲開關(guān)等效電路模型。將模型代入ADS中進(jìn)行仿真分析,將分析結(jié)果與開關(guān)實測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,驗證電路模型的正確性和準(zhǔn)確性。最后設(shè)計了一個針對直接接觸式RF MEMS開關(guān)的開關(guān)測試系統(tǒng),可以測試開關(guān)的切換速度、S參數(shù)和壽命等參數(shù)。(3)設(shè)計了基于RF MEMS單刀雙擲開關(guān)的四位開關(guān)線型移相器。根據(jù)提出的移相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計了移相器參考線、延遲線、T型節(jié)以及拐角結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀。仿真結(jié)果顯示移相器各移相狀態(tài)在1.7 GHz~2.7 GHz插入損耗優(yōu)于-1 dB,回波損耗優(yōu)于-17 dB,相移精度小于1°。實際測試結(jié)果移相器各移相狀態(tài)在1.7GHz~2.7 GHz插入損耗優(yōu)于-2 dB,回波損耗優(yōu)于-8 dB,相移精度小于2°,基本達(dá)到設(shè)計要求。但在移相狀態(tài)40°~75°時,移相器移相度數(shù)整體上移了5°,對產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析,提出了改進(jìn)方法。
【關(guān)鍵詞】：射頻微機(jī)電系統(tǒng) 移相器 微屏蔽傳輸線 MEMS開關(guān)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN811;TN623
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 RF MEMS概述10
• 1.2 MEMS微屏蔽傳輸線研究動態(tài)10-12
• 1.3 RF MEMS開關(guān)研究動態(tài)12-15
• 1.4 MEMS移相器研究動態(tài)15-17
• 1.5 本文主要工作17-18
• 第二章 MEMS微屏蔽傳輸線18-32
• 2.1 微屏蔽傳輸線介紹18-19
• 2.2 微屏蔽傳輸線傳輸特性分析19-30
• 2.2.1 保角變換19-21
• 2.2.2 微屏蔽傳輸線傳輸特性計算分析21-24
• 2.2.3 保角變換分析計算結(jié)果24-27
• 2.2.4 微屏蔽傳輸線仿真分析27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 直接接觸式RF MEMS開關(guān)32-51
• 3.1 開關(guān)基本工作原理32-33
• 3.2 單刀雙擲開關(guān)建模與參數(shù)提取33-37
• 3.3 開關(guān)電路模型仿真37-40
• 3.4 開關(guān)測試電路設(shè)計40-49
• 3.4.1 開關(guān)驅(qū)動電路40-41
• 3.4.2 開關(guān)切換速度測試41-43
• 3.4.3 開關(guān)S參數(shù)測試43-45
• 3.4.4 開關(guān)壽命測試45-48
• 3.4.5 開關(guān)驅(qū)動電路測試48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第四章 RF MEMS四位開關(guān)線型移相器設(shè)計51-65
• 4.1 開關(guān)線型移相器原理51
• 4.2 四位開關(guān)線型移相器設(shè)計51-57
• 4.2.1 設(shè)計指標(biāo)51-52
• 4.2.2 移相器設(shè)計原理52-53
• 4.2.3 T型結(jié)53-54
• 4.2.4 信號電長度54-56
• 4.2.5 移相器控制電路設(shè)計56-57
• 4.3 移相器S參數(shù)仿真57-62
• 4.3.1 ADS聯(lián)合仿真57-60
• 4.3.2 HFSS全波仿真60-62
• 4.4 移相器PCB設(shè)計62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 移相器測試與分析65-72
• 5.1 直流測試65-66
• 5.2 S參數(shù)測試66-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)束語72-74
• 6.1 研究結(jié)論72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻碩期間取得的研究成果78-79

【相似文獻(xiàn)】

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