《RF﹢MEMS器件在航天領(lǐng)域的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、蹲鰳霪、器佟莛藏．芙氯壤：斡廑蘑朱健(中國電子科技集團(tuán)公司55所．南京．210016)文摘：概述近年來國內(nèi)外RFMEMS器件在航天領(lǐng)域的部分應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)介紹了RFMEMS開關(guān)、RFMEMS移相器和RFMEMS濾波器在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：RFMEMS器件；產(chǎn)品小型化；航天元器件。0引言RFMEMS器件與傳統(tǒng)的射頻元器件相比．具有低插損、線性、寬帶、低功耗、體積小等優(yōu)點(diǎn)。RFMEMS器件在航天系統(tǒng)中的應(yīng)用，將大幅降低航天器件的體積和重量．提高通訊系統(tǒng)的性能。RFMEMS器件在微納衛(wèi)星、微型SAR

2、、空間探測(cè)、空間傳輸、微小飛行器等航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景．對(duì)航天裝備的小型化、集成化、輕型化有重大影響和深遠(yuǎn)意義。目前．國際上已經(jīng)對(duì)RFMEMS器件進(jìn)行了十多年的研究。國內(nèi)也開展了近十年的研究，并取得了一定的成果．開發(fā)出了RFMEMS開關(guān)樣品及濾波器產(chǎn)品．尤其是中國電子科技集團(tuán)公司55所開發(fā)的基于MEMS通孔技術(shù)的硅基濾波器．開始逐步替代傳統(tǒng)的微帶線結(jié)構(gòu)濾波器．并已經(jīng)在航天系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外對(duì)RFMEMS器件在皮衛(wèi)星、納衛(wèi)星中的應(yīng)用研究相應(yīng)展開。2000年，美國發(fā)射了由Aerospace

3、公司及斯坦福大學(xué)研制的皮衛(wèi)星．其中攜帶了Rockwell研究中心(RSC)所研制的RFMEMS開關(guān)，這也是RFMEMS開關(guān)首次在航天型號(hào)研制中進(jìn)行的試驗(yàn)(圖略)Ill。該RFMEMS開關(guān)利用表面微加工工藝制作的串聯(lián)接觸式開關(guān)．利用PCB版將其安裝于皮衛(wèi)星中．主要開展RFMEMS開關(guān)一32一在太空中工作可靠性及可行性的研究。通過實(shí)驗(yàn)研究．該開關(guān)在太空中的性能與發(fā)射之前完全相同．太空中的環(huán)境及發(fā)射過程并未影響RFMEMS開關(guān)的性能。美國NASA啟動(dòng)的芯片級(jí)系統(tǒng)(SOAC)計(jì)劃，目標(biāo)是開發(fā)單芯片自主航空系統(tǒng)。

4、該系統(tǒng)單片集成有CPU、存貯器、電源管理及分配單元、傳感器、制動(dòng)器及通信子系統(tǒng)等．其中X頻段的微波通訊T／R部件是“瓶頸”之一。研究工作表明．借助射頻MEMS的能力．將使微波前端的體積從基于波導(dǎo)元件設(shè)計(jì)的2870cm3降至38cm3．重量從原先的3．6kg降至3009。RSC所研制的RFMEMS開關(guān)在太空中的成功應(yīng)用．使得國外眾多科研單位相繼開展了RFMEMS器件在航天系統(tǒng)中應(yīng)用的研究。本文將分別介紹RFMEMS開關(guān)、移相器、濾波器等在航天系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用及國內(nèi)RFMEMS器件的研究情況。1RFMEMS

5、開關(guān)通訊衛(wèi)星的通訊系統(tǒng)需要成千上萬的開關(guān)用于信號(hào)通路及冗余設(shè)計(jì)．RFMEMS開關(guān)主要應(yīng)用在通訊衛(wèi)星中的通訊系統(tǒng)。在通訊系統(tǒng)中．通常使用大體積的電子機(jī)械開關(guān)和高能耗的固體電路開關(guān)。如圖1所示。而利用MEMS技術(shù)制作的RFMEMS開關(guān)，具有體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，《航天標(biāo)準(zhǔn)化))2010年第4期可以替換通訊系統(tǒng)中原有的開關(guān)。叢叢曼塑攫壁莊廑差盥廈改應(yīng)虛：塞震陣面積0．4m2。使用了25000只RFMEMS開關(guān)，天線實(shí)現(xiàn)了電掃描角度±600、空中探測(cè)距離超過20km。我所研制的RFMEMS開關(guān)樣品已經(jīng)獲得國內(nèi)多

6、家單位的試用。2RFMEMS移相器相控陣天線具有很多的天線單元．通過控制圖1通訊衛(wèi)星中應(yīng)用的冗余開關(guān)陣列每個(gè)天線單元所發(fā)射信號(hào)的相位．使各天線發(fā)射RFMEMS開關(guān)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)例的信號(hào)相互干涉．可以使相控陣天線具有很高的之一是美國2002。2004財(cái)年的“用于空間運(yùn)用的方向性。每個(gè)相控陣天線單元中都包含一個(gè)移相DARPA—MEMS和微技術(shù)”項(xiàng)目．通過新一代射器，移相器是相控陣天線的最重要的單元。頻MEMS開關(guān)技術(shù)以及通信協(xié)議和地面操作的改與鐵氧體、PIN和GaAs移相器相比。MEMS進(jìn)．實(shí)現(xiàn)利用

7、小電源維持長(zhǎng)時(shí)間的在軌運(yùn)行。移相器具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低、線性度好2007年．加拿大Mansour等人在NSERC和等優(yōu)點(diǎn)，更適合天基雷達(dá)的應(yīng)用。MEMS移相器COMDEV計(jì)劃的資助下．開發(fā)了針對(duì)通訊衛(wèi)星通常具有開關(guān)線型、負(fù)載線型和反射線型等三種應(yīng)用的C型、R型開關(guān)和冗余開關(guān)陣列．如圖2結(jié)構(gòu)形式。目前，已經(jīng)開發(fā)了針對(duì)多種頻段及應(yīng)所示。C型和R型開關(guān)均為4端I=I器件．分別具用的MEMS移相器。與現(xiàn)有的移相器相比，有2個(gè)和3個(gè)工作狀態(tài)．可使利用R型開關(guān)所MEMS移相器具有更低的插入損耗，但是驅(qū)動(dòng)電壓組

8、成的冗余開關(guān)陣列少使用50％的開關(guān)l捫。也相對(duì)較高，表l列出了MEMS移相器與GaAsFET移相器的性能比較。并且．MEMS移相器的帶寬更寬。通常針對(duì)軍事通訊系統(tǒng)的應(yīng)用。目前也有一些針對(duì)衛(wèi)星應(yīng)用的MEMS移相器。(a)c型和(b)由C型開莢組成的(c)由R型開關(guān)R型開關(guān)冗余開關(guān)陣列組成的冗余開莢陣列圖2針對(duì)通訊衛(wèi)星應(yīng)用的RFMEMS開關(guān)RFMEMS開關(guān)也可以應(yīng)用于有源相控陣天線的移相器中。目前。這些移相器主要使用固態(tài)電路元件。而固態(tài)電路元件