Мэмс планарный фазовращатель Kа-диапазона на подложке с высокой диэлектрической проницаемостью / Ka-Band MEMS Planar Phase Shifthers Using High Dielectric Constant Substrate

Абдель Азиз А. / Abdel, Aziz A.
Университет Ватерлоо / University of Waterloo
Абделлатиф А.С. / Abdellatif, A. S.
Университет Ватерлоо / University of Waterloo
Гигоян С. / Gigoyan, S.
Ереванский государственный университет / Institute of Radiophysics and Electronics NAS RA
Итуах С. / Ituah, S.
Университет Ватерлоо / University of Waterloo
Мартиросян Р.М. / Martirossyan, R. M.
Ереванский государственный университет / Institute of Radiophysics and Electronics NAS RA
Мансур Р. / Mansour, R.
Университет Ватерлоо / University of Waterloo
Сафави-Наеини С. / Safavi-Naeini, S.
Университет Ватерлоо / University of Waterloo
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1601-036041

Абдель Азиз А., Абделлатиф А.С., Гигоян С., Итуах С., Мартиросян Р.М., Мансур Р., Сафави-Наеини С. Мэмс планарный фазовращатель Kа-диапазона на подложке с высокой диэлектрической проницаемостью // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 1(18). С. 36–41.
Abdel, Aziz A., Abdellatif, A. S., Gigoyan, S., Ituah, S., Martirossyan, R. M., Mansour, R., Safavi-Naeini, S. Ka-Band MEMS Planar Phase Shifthers Using High Dielectric Constant Substrate // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 1(18). P. 36–41.

Аннотация: Разработана новая техника реализации планарных миниатюрных фазовращателей с управляемыми линиями задержки, выполненных по технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС). Предложенный компактный фазовращатель с малыми потерями основан на копланарном волноводе (КПВ) Ka диапазона частот, выполненном на подложке с высокой диэлектрической проницаемостью ( εr =100), где сигнальный электрод подвешен над подложкой. Благодаря высокой диэлектрической проницаемости воздушный зазор величиной 1.2 нм между сигнальной линией и подложкой подвешенного КПВ приводит к значительному погонному фазовому сдвигу с малыми вариациями вводимых потерь. Так на длине подвешенного КПВ 0.8 мм в окрестности 35 ГГц достигается фазовый сдвиг 61° с пульсацией уровня вносимых потерь не более 0.5 дБ. Продемонстрировано каскадное соединение четырех ступеней фазовращателей с измеренным значением общего фазового сдвига 250°.

Abstract: A novel technique for implementing planar time delay miniature MEMS phase shifters has been developed and tested. The proposed compact and low-loss phase shifter is based on a CPW line with a suspended signal line fabricated on a high dielectric constant substrate ( εr =100) and operating in the Ka-band frequency range. An air gap of 1.2 µm between the suspended CPW signal line and its substrate yields a relatively large phase shift with limited variations in the insertion loss in a small area due to the high dielectric constant. For a suspended length of 0.8 mm, a phase shift of 61° is realized with a 0.5 dB loss variation in the vicinity of 35 GHz. A cascade of four stages with a measured phase shift of 250° is demonstrated.

Ключевые слова: плоский фазовращатель, BLT керамика, миллиметровые волны, Coplanar waveguide (CPW), planar phase shifter, BLT ceramic, плоский фазовращатель

Литература / References
  1. Franc, A. -L., Karabey, O. H., Rehder, G., Pistono, E., Jakoby, R., and Ferrari, P. Compact and Broadband Millimeter-Wave Electrically Tunable Phase Shifter Combining Slow-Wave Effect with Liquid Crystal Technology. // IEEE Trans. Microwave Theory & Tech., Vol. 61, no. 11, pp. 3905-3915, November 2013
  2. Abdellatif, A. S., Faraji-Dana, M., Ranjkesh, N., Taeb, A., Fahimnia, M., Gigoyan, S., and Safavi-Naeini, S. Low Loss, Wideband, and Compact CPW-Based Phase Shifter for Millimeter-Wave Applications. // IEEE Trans. Microwave Theory & Tech. Vol. 62. No. 12. P. 3403-3413, December 2014
  3. Vélu, G., Blary, K., Burgnies, L., Carru, J. C., Delos, E., Marteau, A., and Lippens, D. A 310/3.6-dB K-Band Phase Shifter Using Paraelectric BST Thin Films. // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2006. Vol. 16. No. 2. P. 87-89.
  4. Kim, S.Y., Kang, D. -W., Koh, K. -J., and Rebeiz, G. M. An Improved Wideband All-Pass I/Q Network for Millimeter-Wave Phase Shifters. // IEEE Trans. Microwave Theory & Tech., Vol. 60, no. 11, pp. 3431-3439, November 2012.
  5. Perruisseau-Carrier, J., Topalli, K., and Akin, T. Low-Loss Ku-Band Artificial Transmission Line with MEMS Tuning Capability. // IEEE Microwave Wireless Components Lett. June 2009. Vol. 19. No. 6. P. 377-379.
  6. Bakri-Kassem, M., Masnour, R., and Safavi-Naeini, S. Novel Millimeter-Wave Phase Shifter Using MEMS Technology. // Proc. European Microwave Conf. October 2011. P. 1079-1082.
  7. Weller, B., Weller, T.M. Optimization and Implementa-tion of Impedance-Matched True-Time-Delay Phase Shifters on Quartz Substrate. // IEEE Trans. Microwave Theory & Tech. February 2007. Vol. 55. No. 2. P. 335-342.
  8. Palego, C., Ning, Y., Gholizadeh, V., Luo, X., Hwang, J. C. M., and Goldsmith, C.L. Compact, Wideband, Low-Dispersion, Metamaterial-Based MEMS Technology. // Proc. European Microwave Conf. October 2011. P. 1079-1082.
  9. Weller, B., Weller, T.M. Optimization and Implementa-Tion of Impedance-Matched True-Time-Delay Phase Shifters on Quartz Substrate. // IEEE Trans. Microwave Theory & Tech. February 2007. Vol. 55. No. 2. P. 335-342.
  10. Palego, C., Ning, Y., Gholizadeh, V., Luo, X., Hwang, J.C.M., Goldsmith, C.L. Compact, Wideband, Low-Dispersion, Metamaterial-Based MEMS Phase Shifters. // IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS). 1-6 June 2014. Tampa. FL. P. 1-4.