專利名稱：開關(guān)線型移相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的器件，具體的說，是涉及一種開關(guān)線型移相器。
背景技術(shù)：
微波移相器是通訊和雷達(dá)技術(shù)上的重要元件，基本類型主要有開關(guān)線型、加載線型和反射型等，其中開關(guān)線型是最簡單的結(jié)構(gòu)形式，它是利用開關(guān)選擇不同的傳輸路徑，利用不同傳輸路徑的電長度不同來產(chǎn)生相移的。為了進(jìn)一步提高移相器的性能，在微機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，人們采MEMS開關(guān)替代傳統(tǒng)形式的開關(guān)，設(shè)計(jì)出了很多種新型的開關(guān)線型移相器，其中大多數(shù)設(shè)計(jì)都是采用微帶線作為傳輸路徑的，也有采用普通共面波導(dǎo)傳輸線做傳輸路徑的。
經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Guan-Leng Tan等在IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques(《電氣和電子工程師協(xié)會(huì)微波理論與技術(shù)學(xué)報(bào)》)上發(fā)表的文章“Low-loss 2-and 4-bit TTD MEMS phase shiftersbased on SP4T switches”(基于單刀四擲開關(guān)的低損耗2位和4位實(shí)時(shí)延遲MEMS移相器)，在該文中采用微帶線作為信號(hào)傳輸線，用單刀四擲開關(guān)作為開關(guān)元件設(shè)計(jì)制作出了四位開關(guān)線型移相器，具體方法是用兩個(gè)單刀四擲開關(guān)控制四條電長度不同的傳輸路徑，構(gòu)成兩位移相器，然后由兩個(gè)兩位移相器級(jí)連構(gòu)成四位移相器，其不足在于布線復(fù)雜，整體尺寸較大，插入損耗較高；檢索中還發(fā)現(xiàn)，Jad B.Rizk等人在IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques(《電氣和電子工程師協(xié)會(huì)微波理論與技術(shù)學(xué)報(bào)》)中的“W-band CPWRF MEMS circuits on quartz substrates”(石英襯底上的W波段共面波導(dǎo)射頻MEMS電路)一文中用普通共面波導(dǎo)作為傳輸線，用并聯(lián)電容式開關(guān)制作出了四位移相器，其不足在于未充分利用空間，整體尺寸較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種開關(guān)線型移相器，使其具有低插入損耗、高隔離度、小尺寸的特點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明移相器包括一段叉指式共面波導(dǎo)傳輸線、一段普通共面波導(dǎo)傳輸線、MEMS開關(guān)、開關(guān)饋線以及介質(zhì)襯底。叉指式共面波導(dǎo)傳輸線、共面波導(dǎo)傳輸線、MEMS開關(guān)、開關(guān)饋線都設(shè)在介質(zhì)襯底上，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線和普通共面波導(dǎo)傳輸線并行，構(gòu)成了開關(guān)線型移相器的兩條傳輸路徑，開關(guān)饋線與MEMS開關(guān)相連，用以控制MEMS開關(guān)的接通與斷開。外界信號(hào)通過MEMS開關(guān)以及開關(guān)饋線控制選擇接通其中的一條傳輸路徑。在相同的長度范圍內(nèi)，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線和普通共面波導(dǎo)傳輸線的電長度不同，因此選擇不同的傳輸路徑會(huì)產(chǎn)生相移，相移量可以通過調(diào)整叉指式共面波導(dǎo)傳輸線的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及繞行周期數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果是采用叉指式共面波導(dǎo)傳輸線和普通共面波導(dǎo)傳輸線作為開關(guān)線型移相器的傳輸路徑，可以有效減小移相器整體尺寸，布線簡單，通過調(diào)整共面波導(dǎo)傳輸線的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以得到低的插入損耗。通過本發(fā)明的一位移相器，可以級(jí)連構(gòu)成二位、三位、四位、五位等多位此種類型的開關(guān)線型移相器。


圖1是本發(fā)明移相器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明叉指式共面波導(dǎo)傳輸線放大示意圖。
圖3是本發(fā)明共面波導(dǎo)傳輸線放大示意圖。
圖4是本發(fā)明移相器組成的四位移相器的典型布局圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明移相器包括一段叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1、一段共面波導(dǎo)傳輸線2、MEMS開關(guān)3、開關(guān)饋線4以及介質(zhì)襯底5。叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1、共面波導(dǎo)傳輸線2、MEMS開關(guān)3、開關(guān)饋線4都設(shè)置介質(zhì)襯底5上，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1和普通共面波導(dǎo)傳輸線2并行，構(gòu)成了開關(guān)線型移相器的兩條傳輸路徑，開關(guān)饋線4與MEMS開關(guān)3相連，外界信號(hào)通過MEMS開關(guān)3以及開關(guān)饋線4控制選擇接通其中的一條傳輸路徑。在相同的長度范圍內(nèi)，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1和普通共面波導(dǎo)傳輸線2的電長度不同，因此選擇不同的傳輸路徑會(huì)產(chǎn)生相移，相移量可以通過調(diào)整叉指式共面波導(dǎo)傳輸線的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及繞行周期數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，是本發(fā)明中所使用的叉指式共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1由接地線6、7和信號(hào)線8組成，信號(hào)線8位于接地線6、7中間，三條線并行并且信號(hào)線8與接地線6、7之間的距離始終相等。
如圖3所示，是本發(fā)明中所使用的共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。共面波導(dǎo)傳輸線2由接地線9、10和信號(hào)線11組成，信號(hào)線11位于接地線9、10中間，三條線并行并且信號(hào)線11與接地線9、10之間的距離始終相等。
叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1、共面波導(dǎo)傳輸線2結(jié)構(gòu)尺寸要使得兩種傳輸線的特性阻抗為50Ω，其中信號(hào)線寬度要綜合考慮移相器插入損耗和整體尺寸確定。在相同的長度之內(nèi)叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1、共面波導(dǎo)傳輸線2的電長度不同，因此由MEMS開關(guān)3選擇不同的傳輸路徑時(shí)就可以產(chǎn)生相移。
介質(zhì)襯底5對(duì)移相器性能有直接影響，襯底材料的介電常數(shù)和損耗系數(shù)對(duì)移相器的插入損耗以及整體尺寸有顯著影響，常用的微波電路介質(zhì)材料如砷化鎵、高阻硅、氧化鋁、玻璃、復(fù)合介質(zhì)材料等均可以采用。
叉指式共面波導(dǎo)傳輸線1、共面波導(dǎo)傳輸線2均是采用掩膜電鍍方法制備的金屬條帶，材料可以選擇導(dǎo)電性良好的銅、銀或者金。各金屬條帶的厚度對(duì)移相器的損耗有一定影響，特別是信號(hào)線8和信號(hào)線11的厚度影響更為明顯，一般可以取微米級(jí)到數(shù)十微米厚度。
如圖4所示，是本發(fā)明移相器通過級(jí)連方式組成的典型四位移相器的整體布局圖，需指出的是此圖只是布局的示意圖，旨在盡量利用空間以減小整體尺寸，圖中各部分尺寸并不一定符合本發(fā)明的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，僅僅表示各部分的相互位置關(guān)系。參照?qǐng)D4所示，A、B、C、D四部分分別是一位本發(fā)明移相器，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)相移要求有所不同，它們通過級(jí)連方式構(gòu)成四位移相器。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)線型移相器，包括一段叉指式共面波導(dǎo)傳輸線(1)、一段普通共面波導(dǎo)傳輸線(2)、MEMS開關(guān)(3)、開關(guān)饋線(4)以及介質(zhì)襯底(5)，其特征在于，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線(1)、共面波導(dǎo)傳輸線(2)、MEMS開關(guān)(3)、開關(guān)饋線(4)都設(shè)置介質(zhì)襯底(5)上，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線(1)和共面波導(dǎo)傳輸線(2)并行，構(gòu)成了開關(guān)線型移相器的兩條傳輸路徑，開關(guān)饋線(4)與MEMS開關(guān)(3)相連，外界信號(hào)通過MEMS開關(guān)(3)以及開關(guān)饋線(4)控制選擇接通其中的一條傳輸路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)線型移相器，其特征是，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線(1)、共面波導(dǎo)傳輸線(2)均是采用掩膜電鍍方法制備的金屬條帶，材料為銅、銀或者金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)線型移相器，其特征是，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線(1)由接地線(6、7)和信號(hào)線(8)組成，信號(hào)線(8)位于接地線(6、7)中間，三條線并行并且信號(hào)線(8)與接地線(6、7)之間的距離始終相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)線型移相器，其特征是，共面波導(dǎo)傳輸線(2)由接地線(9、10)和信號(hào)線(11)組成，信號(hào)線(11)位于接地線(9、10)中間，三條線并行并且信號(hào)線(11)與接地線(9、10)之間的距離始終相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的開關(guān)線型移相器，其特征是，信號(hào)線(8)和信號(hào)線(11)的厚度，為微米級(jí)到數(shù)十微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)線型移相器，其特征是，通過級(jí)連組成多位開關(guān)線型移相器。
全文摘要
一種微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的開關(guān)線型移相器。本發(fā)明移相器由一段叉指式共面波導(dǎo)傳輸線、一段普通共面波導(dǎo)傳輸線、MEMS開關(guān)、開關(guān)饋線以及介質(zhì)襯底組成，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線、共面波導(dǎo)傳輸線、MEMS開關(guān)、開關(guān)饋線都設(shè)在介質(zhì)襯底上，叉指式共面波導(dǎo)傳輸線和共面波導(dǎo)傳輸線并行，構(gòu)成了開關(guān)線型移相器的兩條傳輸路徑，開關(guān)饋線與MEMS開關(guān)相連，用以控制MEMS開關(guān)的接通與斷開，外界信號(hào)通過MEMS開關(guān)以及開關(guān)饋線控制選擇接通其中的一條傳輸路徑。本發(fā)明采用叉指式共面波導(dǎo)傳輸線和普通共面波導(dǎo)傳輸線作為開關(guān)線型移相器的傳輸路徑，可以有效減小移相器整體尺寸，布線簡單，通過調(diào)整共面波導(dǎo)傳輸線的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以得到低的插入損耗。
文檔編號(hào)H01P1/10GK1819328SQ200510112228
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者丁桂甫, 孫曉峰, 張丹 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)