A New Design of Dual Band Phase Shifter using MEMS Technology

اين مقاله يك طراحي جديدي از تغييردهنده ي فاز ميكروالكترومكانيكي (MEMS) براي كاربردهاي شبكه محلي بي سيم (WLAN) دو بانده ارايه مي دهد. يك بيت با شيفت فاز ثابت ?11.25 طراحي مي شود. اين شيفت فاز با سوييچ كردن بين دو مسير شامل سلول هاي واحد به تعداد متفاوت 6 و 12 در هر باند فركانسي ايجاد مي شود. يك سلول واحد از غشاي طلاي معلق بر موج بر هم صفحه (CPW) ساخته مي شود. غشا تحت تحريك الكتروستاتيكي مي تواند به صورت عمودي حركت داده شود و بدين ترتيب سبب تغيير باند فركانسي كاري شود. دو حالت از سلول واحد براي سوييچ بين دو باند فركانسي GHz2.4 و GHz5.2 (استاندارد IEEE 802.11 براي سيستم هاي WLAN دوبانده) استفاده مي شود. ابتدا يك معادله ي بسته از مدل ساده ساختار بدست آورده مي شود. سپس با استفاده از اين معادله و شبيه ساز ADS تغييردهنده ي فاز دوبانده طراحي مي شود. اعتبار مدل سازي و معادلات با استفاده از شبيه ساز ساختار فركانس بالا (HFSS) نشان داده مي شود. در فركانس GHz2.4 ماكزيمم تلفات برگشتي و جايگذاري به ترتيب برابر dB 16.96- و 0.12- مي باشند كه بهره ي شيفت فاز °/dB 93.75 (°/cm60.22) به نمايش مي گذارند. در فركانس GHz5.2 ماكزيمم تلفات برگشتي و جايگذاري به ترتيب برابر dB 16.86- و 0.15- مي باشند كه بهره ي شيفت فاز °/dB 75 (°/cm60.22) به نمايش مي گذارند. طراحي ارايه شده ي جديد تنها روش براي دستيابي به تغيير دهنده ي فاز دوبانده با استفاده از تكنولوژي MEMS مي باشد كه داراي تلفات و وزن پايين به همراه خطي بودن بالا نسبت به ديگر تكنولوژي هااست.

This paper presents a new design of microwave microelectromechanical systems (MEMS) phase shifter for dual band wireless local area network (WLAN) applications. A bit is designed which produce a constant phase shift of 11.25° by switching between two lines that consist of 12 and 6 unitcells in each frequency band. A unitcell is constructed by gold membrane suspended over the coplanar waveguide (CPW) that can be moved vertically by electrostatic actuation. It can also ultimately be used for changing the operating frequency band. Two states of unitcell are used to switch between two frequency bands of 2.4 GHz and 5.2 GHz (IEEE 802.11 standard employed in dual band WLAN systems). First, a closed form equation of simplified model of the structure is obtained. Then, using this equation and advanced design system (ADS) simulator, the dual band phase shifter is designed. The validation of modeling and equations are demonstrated using the High Frequency Structure Simulator (HFSS). At the frequency of 2.4 GHz, maximum return and insertion losses are -16.96 and -0.12 dB, respectively that exhibit a phase shift efficiency of 93.75 °/dB (60.22 °/cm). At the frequency of 5.2 GHz, maximum return and insertion loss are -16.86 and -0.15 dB, respectively exhibiting a phase shift efficiency of 75 °/dB (60.22 °/cm). The new proposed design is only to achieve a dual band phase shifter using MEMS technology which has low loss and weight with high linearity respect to the other technologies.