Tez No İndirme Tez Künye Durumu
119187
A Phase shifter using RF MEMS technology / RF MEMS teknolojisi ile faz kaydırıcı
Yazar:HÜSEYİN SAĞKOL
Danışman: DOÇ. DR. SENCER KOÇ
Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin:Anahtarlama = Switching ; Faz kaydırıcıları = Phase shifters ; Faz kayması = Phase shift ; Tasarım = Design ; Üretim = Production
Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
168 s.
Bu tez RP MEMS anahtar ve faz kaydırıcıların tasarım, üretim ve testini bildirmektedir. Paralel ve seri anahtarlar tasarlanmış ve bu anahtarlar faz kaydırıcılarda kullanılmıştır. Anahtarlar metal kiriş veya köprülerin elektrostatik kuvvet kullanılarak sinyal hattının üzerine indirilmesi ve böylece kısa devre oluşturulması ile çalışır. Bu kısa devre ya paralel anahtarlarda olduğu gibi sinyali yansıtmak için veya seri anahtarlarda olduğu gibi sinyali iletmek için kullanılır. Anahtarlar aynı zamanda iletim hattı üzerine yerleştirilmiş olan ve iletim hattının faz hızım değiştirerek faz kayması yaratan ayarlanabilir sığaçlar olarak kullanılır. Bu türfaz kaydırıcıya yüklenmiş hat faz kaydırıcısı denir. Aynı zamanda anahtarlar faz kayması yaratmak için giriş ile çıkış arasındaki hattın uzunluğunu farklı uzunluktaki hatları anahtarlayarak değiştirirler. Bu tür faz kaydırıcılara anahtarlanmış hat faz kaydırıcısı denir. Bu çalışma kapsamında üç değişik anahtar türü ve iki değişik faz kaydrıcı türü tasarlanmıştır. Tasarlanmış olan anahtarlar seri sığasal (kapasitif), paralel sığasal (kapasitif), ve tek girişli iki çıkışlı anahtarlardır. Tasarlanmış olan faz kaydırcılar yüklenmiş hat ve anahtarlanmış hat faz kaydırıcılardır. Anahtarların ve faz kaydırıcıların tasannu Ortadoğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Elektrik Elektronik Mühendisliği (EE Müh.) bölümünde yapılmıştır. Yapılar ODTÜ EE Müh. bölümünde geliştirilmiş olan özel bir süreç kullanılarak ODTÜ EE Müh. bölümünün mikroelektronik laboratuvarlannda üretilmiştir. Yapılar ODTÜ EE Müh. bölümünün milimetrik dalga laboratuvannda bulunan ölçüm düzeneği kullanılarak ölçülmüştür. Ölçüm sonuçlarına göre seri sığasal (kapasitif) anahtarın en az araya sokma yitimi 0.2 dB dir ve 1 GHz deki yalıtımı 20 dB den daha iyidir. Yüklenmiş hat faz kaydırıcılar içinde sonuçlar faz kaydırıcının frekansla doğru orantılı olarak arttığım ve 10 GHz de 4%m faz farkı verebildiğini göstermektedir. Minimum faz kayması ve maksimum faz kayması arasındaki araya sokma yitimi farkı 0.02 dB den azdır. Bu da göstermektedir ki değişik araya sokma yitimlerindeki büyüklük değişimi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu araştırma RF MEMS teknolojisi kullanan anahtar ve faz kaydırıcıların tasarım ve üretimi üzerine yapılmış olan ilk milli çalışmadır. Anahtar kelimeler: RF MEMS, Seri sığasal (kapasitif) anahtar, Paralel sığasal (kapasitif) anahtar, Yüklenmiş hat faz kaydına, Anahtarlanmış hat faz kaydırıcı Mikro işleme
This thesis reports design, fabrication, and testing of RF MEMS switches and phase shifters. Shunt and series switches were designed, and they were employed in discrete and continuous phase shifters. Switches operate by pulling down metal beams or bridges on the signal line by electrostatic force, hence making short circuit. This short circuit is used, to either reflect signal as in shunt switches, or transmit it as in series switches. Switches are also used as tunable capacitive loads on a transmission line, changing its phase velocity, hence creating phase shift. This type of phase shifter is named as loaded line phase shifter. Also switches are used to inchange the length of the line between input and output, by switching different length lines, to create phase shift. This type of phase shifter is named as switched line phase shifter. In the scope of this study, three different types of switches and two different types of phase shifters are designed. Designed switches are series capacitive, shunt capacitive, and single-pole double-throw switch. Designed phase shifters are loaded line and switched line phase shifters. The design of switches and phase shifters are completed in the Middle East Technical University (METU), Department of Electrical and Electronics Engineering (EEE). The components are fabricated using a custom process developed in microelectronics fabrication laboratories of METU EEE. They were tested using the measurement setup in the millimeter wave laboratory of METU EEE. Measurement results give better than 20 dB isolation at 1 GHz and a minimum insertion loss of 0.2 dB for the series capacitive switch. Results for the loaded line phase shifter indicate that the phase shifter can give a phase shift that is linearly increasing with frequency, which is 4%m at 10 GHz. Insertion loss difference between minimum phase shift and maximum phase shift is <0.02 dB meaning a negligible amplitude variation in different insertion phases. This research is the first national study on design and implementation of switches and phase shifters using RF MEMS technology. Keywords: RF MEMS, Series capacitive switch, Shunt capacitive switch, Loaded line phase shifter, Switched line phase shifter, Micromachining. IV