基于RF+MEMS开关的可重构功率放大器研究.pdf

基于 RF MEMS 开关的可重构功率放大器研究

摘 要

多功能射频系统使用一个信号通路完成多种射频传输功能，比如可以工作
在不同的频段及不同性能要求的射频通信系统，其小型化研究使得可重构电路
的研发成为近年来的热点。RF MEMS 开关由于其体积小、低插损、高隔离度及
可集成化等独特的优点而成为射频微波系统小型化研究的重要选择器件。由于
射频功率放大器在雷达及其他无线通信系统中占据了突出的位置，使得可重构
功率放大器的研究更是其中的难点和热点。本文着眼于使用 RF MEMS 开关作为
控制器件实现功率放大器工作频带的重构，解决多频带功率放大器系统体积大、
成本高的问题。
本文在阐述 RF MEMS 开关的射频特性的基础上，主要研究了功率放大器的
设计和基于 RF MEMS 开关的频带可重构功率放大器的设计。对串联和并联两种
不同工作模式的 RF MEMS 开关进行了介绍，分别使用有限元软件HFSS 对开关进
行了微波性能仿真，讨论了不同结构 MEMS 开关的应用领域以及在电路应用中需
要注意的问题。对于射频功率放大器，主要对其计算机辅助设计进行了介绍，
通过设计一款功率放大器来介绍使用 ADS 设计功放的设计过程。论文在此基础
上主要讨论了应用 RF MEMS 开关作为控制元件的功率放大器可重构技术，详细
讨论基于 RF MEMS 开关的可重构功率的设计实现，分别设计了两款电路，一款
是使用了两个 MEMS 开来控制实现两个频段的工作频率重构。为了优化系统，减
小使用器件，经过不断的调试仿真，设计了另一款只需要一个 MEMS 开关作为控
制器件的功率放大器电路。通过介绍这两款电路，讨论了MEMS 开关的射频性能
对功率放大器指标的影响以及 MEMS 开关的功率问题。该种功率放大器可适用于
工作在多频带的射频系统，并对 MEMS 器件在可重构系统中的应用具有一定的参
考价值。

关键词： RF MEMS开关 功率放大器 匹配网络 可重构








I
Research of Reconfigurable Power Amplifier Employing RF-MEMS
Switches
ABSTRACT

In recent years, there has been a great deal of interest in MEMS reconfigurable
circuits for applications in miniaturized multifunctional microwave systems.
Multifunctional systems reconfigure a single signal path to perform multiple
functions, such as communication with multiple networks with different operating
frequencies and modulation schemes. RF-MEMS switches have demonstrated low
loss, linear operation and low static power consumption, making them suitable
components in a high-performance, reconfigurable cir