隨著 5G 發(fā)展，相控陣天線被廣泛應(yīng)用于高增益、高效率、多波束的天線系統(tǒng)。在相控陣天線通過(guò)移相器可以將輻射波束掃描到不同方向。為了提高相控陣系統(tǒng)的整體性能，尤其是在發(fā)射信道中，要求移相器具有低損耗、寬帶、低功耗、體積小、功率處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，分布式 MEMS 傳輸線（DMTL）移相器被認(rèn)為是滿足這些要求的潛在解決方案。

 

01. PART 

摘要

 

在本研究中，我們開發(fā)了一個(gè)適用于相控陣天線系統(tǒng)的 DMTL 移相器。DMTL 移相器設(shè)計(jì)為在 2～4GHz 時(shí)產(chǎn)生兩態(tài)相移（0°和 90°）。該移相器有 15 個(gè) MEMS 并聯(lián)開關(guān)，通過(guò)在開關(guān)狀態(tài)下改變電容來(lái)控制移相。電容的這種變化將改變傳輸線的阻抗和傳輸速度，從而提供差分相移。

 

利用 HFSS 對(duì)移相器進(jìn)行電磁性能仿真，主要優(yōu)化阻抗匹配、插入損耗和相移三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

 

MEMS 器件仿真設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一是網(wǎng)格尺寸的確定，仿真的精度取決于網(wǎng)格的大小。在本設(shè)計(jì)中，用于 DMTL 移相器的 MEMS 電橋的尺寸為 372µm（長(zhǎng)）×50µm（寬），如圖 1 所示。當(dāng) MEMS 橋向傳輸線的中心導(dǎo)體向下拉時(shí)，其電容增大。因此，準(zhǔn)確地模擬出移相器在上、下?tīng)顟B(tài)時(shí)的電容值，對(duì)于保證移相器產(chǎn)生準(zhǔn)確的相移值是非常重要的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在模型的某些區(qū)域，特別是在橋梁區(qū)域，確保網(wǎng)格劃分的精細(xì)度是獲得準(zhǔn)確仿真結(jié)果的關(guān)鍵。

 

對(duì)于三維電磁求解器（仿真軟件），網(wǎng)格劃分是一個(gè)非常關(guān)鍵的過(guò)程，有時(shí)需要用戶較深網(wǎng)格知識(shí)。利用 HFSS 中提供的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化功能，網(wǎng)格大小不必手動(dòng)確定，自適應(yīng)網(wǎng)格劃分工具將自動(dòng)設(shè)置模型的網(wǎng)格大小，并逐漸細(xì)化網(wǎng)格大小，直到達(dá)到某個(gè)準(zhǔn)則，從而保證仿真的精度和準(zhǔn)度。