[实用新型]一种MEMS可重构微波定向耦合器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波定向耦合的技术领域，尤其涉及一种基于MEMS可重构微波定向耦合器。 

背景技术

微波定向耦合器是微波设备或系统中用于功率提取、测量的元件。在微波高功率设备的测量和指示电路中，微波定向耦合器更是不可或缺。随着现代微波技术的飞速发展，微波定向耦合器的应用越来越广泛。使一个微波定向耦合器能在不同频段工作，减少耦合器的使用数量，从而减少整个系统的重量和成本；使一个微波定向耦合器具有多个耦合系数，从而实现微波输出功率的控制。特别在诸如RF MEMS等系统中，要求微波定向耦合器的尺寸在毫米和微米级，已有的那种体积较大的厘米级微波定向耦合器已不再适用。以上需求促进了微型可重构微波定向耦合器的研发，如何采用更小尺寸的元件实现微波功率的控制就成为问题的关键。术语“可重构”指耦合系数和耦合端口可重构。改变微波定向耦合器的结构，可改变耦合系数和耦合端口，从而实现耦合系数和耦合端口的可重构。此项技术在航空、航天技术领域中具有广阔的应用前景。

基于MEMS开关的可重构微波定向耦合技术是一项近几年发展起来的集微电子技术、微波技术和可重构技术于一体的高新技术。微波定向耦合器结合MEMS开关可使定向耦合器的结构和特性发生巨大的变化。平行耦合微带线是微波定向耦合器中最常见的结构。基于MEMS开关的介质加载平行线耦合微波定向耦合器与其它形式的定向耦合器相比，具有结构简单、体积小、低损耗、易与滤波器、天线等集成，而且耦合强，特别是耦合系数可重构等优点。目前可重构定向耦合器主要采用变容二极管的形式。一般采用二只变容二极管，每一只变容二极管一端接在一根平行耦合微带线的中部，另一端接地。通过改变二只变容二极管的电压来改变它们的电容，根据奇、偶模特性阻抗与电容以及耦合系数与特性阻抗的关系，可以实现平行耦合微带线耦合系数的可调。但这种形式存在体积较大(为了直流偏置需采用四分之一波长阻抗变换器来抑制射频信号)、耦合度较低(最大只能达到-6dB)等的缺点。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中耦合器体积大、耦合度低的缺陷，提出了一种MEMS可重构微波定向耦合器。本实用新型采用MEMS开关可以改变定向耦合器的耦合系数，同时使用介质加载技术，使平行耦合微带线定向耦合器的耦合度增大，覆盖3dB甚至更强的耦合区，并且，介质加载技术也使定向耦合器工作在四种状态，同时实现耦合端口的可重构。

本实用新型提出了一种MEMS可重构微波定向耦合器，其特征在于，包括基片、接地平面、输入端口、输出端口、隔离端口、耦合端口、平行耦合微带线、附加不对称耦合线、四个MEMS开关、四个MEMS开关下电极、四个MEMS开关偏置电压输入端口、金属浮片、加载介质层和四个阻抗调配段；

所述第一平行耦合微带线、第一附加不对称耦合线、第二附加不对称耦合线与第二平行耦合微带线依次等距离平行设置在所述基片上；所述第一平行耦合微带线、第一附加不对称耦合线、第二附加不对称耦合线与第二平行耦合微带线的上方覆盖有所述加载介质层，所述加载介质层的上方设置有金属浮片；

所述输入端口通过所述第一阻抗调配段与所述第一平行耦合微带线的左端连接；

所述输出端口通过所述第二阻抗调配段与所述第一平行耦合微带线的右端连接；

所述隔离端口通过所述第三阻抗调配段与所述第二平行耦合微带线的左端连接；

所述耦合端口通过所述第四阻抗调配段与所述第二平行耦合微带线的右端连接；

所述第一MEMS开关连接所述第一平行耦合微带线的左端与所述第一附加不对称耦合线的左端；

所述第二MEMS开关连接所述第一平行耦合微带线的右端与所述第一附加不对称耦合线的右端；

所述第三MEMS开关连接所述第二平行耦合微带线的左端与所述第二附加不对称耦合线的左端；

所述第一MEMS开关连接所述第二平行耦合微带线的右端与所述第二附加不对称耦合线的右端；

所述四个MEMS开关分别通过所述MEMS开关下电极与所述MEMS开关偏置电压输入端口连接；

所述接地平面设置在所述基片的下表面。

其中，所述输入端口、输出端口、隔离端口、耦合端口的长度为4.0mm至5.00mm，宽度为2.9mm至3.10mm。

其中，所述平行耦合微带线与附加不对称耦合线的长度为8mm至10mm；所述平行耦合微带线的宽度为0.7mm至0.8mm；所述第一附加不对称耦合线的宽度为0.4mm至0.5mm；所述第二附加不对称耦合线的宽度为0.1mm至0.15mm。