1 引言

微波移相器是相控阵雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此研究宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。近年来，随着rf mems开关的研究不断取得进展，使mems开关替代传统的铁氧体开关、p·i-n二极管、fet，设计制造宽带、低插损rfmems移相器成为可能。因此采用mems微波开关技术的单片集成rfmems移相器，具有较低
的插入损耗、宽带宽、小体积的特点，是实现』万单元相控阵天线的关键技术，对卫星组网技术．战术、战略侦察、制导均有重要意义。

2 发展现状
由于相控阵雷达、卫星通信等领域应用的需要，rf mems移相器在国际上有众多的研究者，工作频段从几ghz到上百ghz，采用的结构有dmtl型、开关线型和反射型。

2．1国外发展现状

2．1．1 dmtl型移相器
dmtl型移相器是distributedmems trans—mission line的简称，其结构和等效电路如图1所示。它是在cpw传输线上周期性的加载一定电容
比的并联rfmems开关，在中心信号线和桥之间加驱动电压，将改变cpw传输线的负载电容，从而改变传输线的特征阻抗和传输系数实现移相。

dmtl型移相器是美国密歇根大学的n．scottbarker在1998年11月第一次设计制造的，为一模拟移相器，它是通过表面mems工艺在500gm厚的石英衬底上制作带有周期性mems桥电容的cpw传输线(w二g二100 u m)，驱动电压为0-v”，v”为桥电容的下拉电压。当电压在0~v间变化时，相移发生连续变化。测量结果显示该移相器可在0~60ghz工作，在60ghz时相移118‘，插损为—2db，在40ghz时相移为84‘，插损为—1．8db，驱动电压为10”23v。

2000年1月加州大学圣·巴巴拉分校的andreaborgioli等人采用mems桥和固定mim电容串联，以减少下态电容，实现了第一个1位数字dmtl移
相器。该移相器驱动电压为75v，在25ghz时相移为180’，插损为上态—0．98db，下态—1．17db，在35ghz时相移270‘，插损为上态—1．07db，下态—1．69db，反射损失好于—11db。

dmtl型移相器具有频带宽、插损小、纯时延、工艺简单的优点，芯片尺寸较大， 目前多在低介电常数衬底上制造，在高介电常数衬底上制造
需继续减小桥电容和间距以满足布拉格频率，’，的要求。

2．1．2开关线型mems移相器

开关线型mems移相器是通过rf mems开关，选择不同的长度的信号路径实现相移。雷讯实验室的b．pillans等人于1999年12月利用mems并联电容耦合开关设计制造了3位、4位ka波段开关线移相器，4)。3位的平均插损是—1．7db，4位的平均插损是—2．2db，带宽为32~36ghz，反射损失小于—10db。驱动电压45v。2002年g．l．tan，，]使用单刀四掷串联mems开关，通过4条不同的路径实现2位开关线移相器，如图2所示，在8-12ghz平均插损为—0．55db，反射损失好于—17db。在dc~18ghz相移有很好的线性度，是目前体积最小的mems移相器。

2．1．3反射型mems移相器

反射型mems移相器是通过rfmems开关改变3db耦合器反射臂的电抗来实现相移。1999年12月雷讯公司c．l．goldsmithr利用微带lange耦合器和mems并联电容耦合开关设计制造了4位×波段反射型移相器，在8ghz时平均插损为—1．4db，反射损失好于—11db。2002年汉城大学的hong-teukkim等人，’，采用mems空气覆盖型低损耗耦合器，设计了2位(135。) cpw反射型移相器(图3)，6个金—金接触串连mems开关，控制短路反射线的长度，在60ghz时平均插损—4db,反射损失从50~70ghz为—11．7db，尺寸为1．5mm× 2．1mm。

反射型mems移相器芯片面积较小，但插损较大，其中3db耦合器的插损随频率增加而增加，不可忽视，同时反射线长度变短，使开关制造有一定困难。
2．2国内发展现状

本文采用dmtl结构在高阻硅衬底上实现了2位dc~30ghz数字移相器,30ghz时相移为105，最大插损小于—1．8db，驻波好于—11db。由于驱动电压加在桥与cpw地线之间，增加驱动面积使驱动电压小于20v。

2．2．1设计与制造

2位dc~30ghz移相器是采用高阻硅衬底，在3．3mm长cpw传输线上周期性制造6个并联mems电容，如图4所示。通过桥与cpw传输线的地之间加载dc驱动来改变cpw传输线的负载电容，偏置电压通过高