1 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
2 中北大学 理学院， 太原 030051
3 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
4 中北大学 信息与通信工程学院， 太原 030051
面向现代通信及相控阵雷达领域的需求，设计了一种移相间隔为225°的Ka波段4位开关线型射频MEMS移相器。主要对实现移相功能的四个移相单元进行了设计，采用台阶补偿技术优化移相单元上下通路分工选通，以提供最佳的阻抗匹配；采用直角转角结构，设计了可提高CPW直角性能的延迟线，并对应用该延迟线的4位开关线型移相器进行了总体设计。用HFSS进行建模仿真，结果表明，在0~40 GHz工作频段内，16个状态的插入损耗均小于2.15 dB，回波损耗均大于19.18 dB，驻波比均小于1.25，在40 GHz频点处的相移误差在1.57°以内，整体尺寸为10 mm2。
移相器 高精度 小体积 直角转角 phase shifter MEMS MEMS high precision small size square corner
范丽娜 1,2,3,4吴倩楠 2,3,4,5张世义 1,2,3,4侯文 1,3,4李孟委 2,3,6,7
1 中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
2 中北大学 南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000
3 中北大学 前沿交叉科学研究院, 太原 030051
4 中北大学 微系统集成研究中心, 太原 030051
5 中北大学 理学院, 太原 030051
6 4. 中北大学 微系统集成研究中心, 太原 030051
7 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
针对射频MEMS滤波器的带外抑制能力较差和带内群延时不平坦的问题, 设计了一种窄带宽、低插损、高选择性的L波段射频MEMS线性相位滤波器。选取高介电常数的衬底材料实现窄带传输, 采用双层交指结构的谐振器实现线性相位, 减小了电路体积。利用HFSS软件对滤波器的性能进行优化。结果表明, 该滤波器的中心频率为1.46 GHz, 带内插入损耗＜1.97 dB, 带内群延时波动＜2 ns, 在中心频率左右1 GHz处的带外抑制＞70 dB。整体电路尺寸为10 mm×7.2 mm×0.62 mm。
滤波器 群延时 带外抑制 filter MEMS MEMS group delay out of band suppression 韩路路 1,2,3,4吴倩楠 1,3,4,5王姗姗 1,2,3,4范丽娜 1,3,4,6李孟委 1,2,3,4
1 中北大学 南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000
2 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院, 太原 030051
4 中北大学 微系统集成研究中心, 太原 030051
5 中北大学 理学院, 太原 030051
6 中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
为了有效解决信号/频谱分析仪等微波测试仪器尺寸较大、信号损耗高、选通切换效率差等问题, 将射频MEMS开关引入交指型可切换滤波器结构中。通过MEMS四掷开关选择具有不同中心频率的交指型谐振器, 实现在6~14 GHz内四个频率的射频信号切换过滤。利用HFSS电磁波仿真软件对滤波结构的几何参数进行优化计算, 得到四个可切换频率的插入损耗, 分别为1.26 dB @6.86 GHz、1.03 dB @9.16 GHz、1.23dB @11.78 GHz、1.07 dB @12.26 GHz, 整体面积约为7.95 mm3。与其他可切换滤波器相比, 该可切换滤波器将MEMS四掷开关与交指型谐振器集成到一起, 具有低插损、小尺寸、高集成度等优点。
微机电系统开关 可切换滤波器 交指型谐振器 带通滤波器 MEMS switch switchable filter interdigital resonator bandpass filter 范丽娜 1,2,3,4吴倩楠 1,3,4,5王姗姗 1,3,6,7韩路路 1,3,6,7[ ... ]李孟委 1,3,6,7
1 中北大学 南通智能光机电研究院， 江苏 南通 226000
2 中北大学 信息与通信工程学院， 太原 030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
4 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
5 中北大学 理学院， 太原 030051
6 4. 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
7 中北大学 仪器与电子学院， 太原 030051
针对MEMS单刀多掷(SPMT)开关插入损耗及隔离度较差的问题，设计了一种基于雪花型功分器的单刀五掷(SP5T)MEMS开关，通过雪花型功分器实现信号的均衡分配和低损耗传输。通过设计H形上电极结构，有效减小开关弱接触，增强开关接触稳定性，实现信号的高隔离。采用HFSS仿真软件，对开关的插入损耗、隔离、驱动电压和应力分布进行了设计，并结合COMSOL软件对开关进行了机械性能分析。结果表明，在1~20 GHz频段内，五个端口插入损耗在02 dB@20 GHz以下，隔离度在23 dB @20 GHz以上，驱动电压为24 V。这些指标均优于常规SPMT开关。该SP5T MEMS开关可应用于多任务、多通道可调谐器件中，在无线通信、微波测试系统中具有应用价值。
单刀五掷开关 雪花型功分器 高隔离 低插损 single pole five throw switch MEMS MEMS snowflake power divider high isolation low insertion loss 王姗姗 1,2,3,4吴倩楠 1,3,4,5韩路路 1,2,3,4范丽娜 1,3,4,6李孟委 1,2,3,4
1 中北大学 南通智能光机电研究院， 江苏 南通 226000
2 中北大学 仪器与电子学院， 太原 030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
4 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
5 中北大学 理学院， 太原 030051
6 中北大学 信息与通信工程学院， 太原 030051
通过短路-开路-负载-直通(SOLT)校准原理与MEMS开关结合，设计了一种小型化多功能电子校准件。仿真结果表明，在01~20 GHz频段内，该电子校准件的双端口校准仅需2步；直通状态插入损耗≤09 dB，开路状态回波损耗≤048 dB，短路状态回波损耗≤039 dB。整体尺寸为25 mm×12 mm×08 mm。该MEMS电子校准件体积小，损耗低，成本低，校准准确度高，效率高，适用于毫米波测量和小型智能化校准领域。
电子校准件 单刀四掷 MEMS MEMS electronic calibration kit SP4T SOLT SOLT 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, Shanghai 200093, China
3 School of Electric and Information, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China
In this Letter, we propose a broadband near-infrared (NIR) absorber based on the phase transition material VO2. By designing different arrangements of the VO2 square lattice at high and low temperatures on fused silica substrates, the absorption rate reaches more than 90% in the entire 1.4–2.4 μm range. Using a finite-difference time-domain simulation method and thermal field analysis, the results prove that the absorber is polarization-independent and has wide-angle absorption for incident angles of 0°–70°. The proposed absorber has a smoother absorption curve and is superior in performance, and it has many application prospects in remote sensing geology.
metamaterial absorber broadband polarization-independence thermal analysis Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 052601
