MEMS可重构滤波功率分配电路的研究

With the rapid development of modern communication and Radar techniques, transceivers must support multi-standard/multi-band operation. Power dividers, couplers and filters are the key components of radio-frequency (RF) front-ends. This project is focused on the research of reconfigurable filtering power dividing circuits, which integrate the function of filter and power divider, simultaneously, while realize frequency reconfigurable operation. This kind of circuit can meet the multi-standard/multi-band requirement and greatly reduce the volume of RF circuit in the base station or mobile phone and lower power consumption and then improve the battery life. To solve the technique problem and key theory in the design and realization of reconfigurable filtering power dividing circuits, this project will do the following research: (1) study of reconfigurable transmission line; (2) study of design method of reconfigurable filtering power dividing circuits; (3) design and fabrication of MEMS reconfigurable filtering power dividing circuits. Finally, some new reconfigurable filtering power dividers and couplers with high performance will be presented.

随着现代通讯和雷达技术的快速发展，收发机系统必须支持多标准/多频段工作。功分器、耦合器和滤波器是通信系统射频前端的关键器件。本课题研究可重构滤波功率分配电路，该类电路同时集成了滤波器和功分器的功能，并实现频率可重构，可以满足收发机系统多频段/多标准要求，并减小基站、手机等无线设备中射频部分的体积和功耗以提升续航待机能力。针对可重构滤波/耦合器设计与实现中可能遇到的关键理论和技术问题，本项目拟在三个方面开展研究：（1）可重构滤波传输线研究；（2）可重构滤波功率分配电路的设计方法研究；（3）基于MEMS工艺的可重构滤波功率分配电路的集成化设计与加工。最终提出几种性能优良的可重构滤波功分器/耦合器。

在传统射频前端中,功分器/耦合器和滤波器通常是单独设计再级联应用。集成化设计滤波功率分配电路同时实现功分器/耦合器和滤波器的功能，可以降低电路损耗和面积。另外，为支持收发机多标准/多频段工作, 多功能可重构的功分器/耦合器和滤波器需求增加。为实现上述应用需求，本项目对可重构滤波功率分配电路的设计理论与电路实现进行了研究。本项目主要开展了申请书计划的三方面内容研究：①可重构滤波传输线研究，提出了基于变容二极管加载的可调谐振器设计的频率可重构滤波传输线，并用于设计可重构滤波功率分配器件和电路，提出了特性阻抗和相位常数同时调谐的可重构传输线，并用于真时延移相器设计；②可重构滤波功率分配电路的设计方法研究，提出了基于多端口网络端口等效阻抗匹配的可重构耦合器设计方法，并用于设计了一系列多功能可重构耦合器和功分器；③MEMS可重构滤波功率分配电路的集成化设计，设计了频率可重构滤波耦合器，开展了基于MEMS开关的可重构滤波器仿真设计。受国家自然科学基金资助，以第一作者或通讯作者发表13篇论文，包括SCI论文8篇(IEEE TMTT 5篇，IEEE TIE 1篇，IEEE MWCL 1篇，EL1篇)， EI论文3篇；培养博士2名、硕士4名。本项目的研究在可重构滤波功率分配电路理论和结构设计取得了突破，实现了一系列性能优良的可重构微波无源器件，完成了研究目标。