基于接地共面波导的SP4T开关延迟线的设计与仿真

林翰轩 东南大学信息科学与工程学院

1 引言

近年来，宽带电子可控阵列天线已经快速发展并成功应用于某些设备。传统上，超宽带相控阵雷达需要许多宽带技术，如宽带相控阵天线，可重构交换网络和其他宽带设备，尤其是宽带开关时间延迟线（STDL）移位器，它们可以延迟电信号一段时间，但限制了器件带宽。现在，开关延迟线发挥着越来越重要的作用。例如，RF MEMS开关，其用于实现STDL移位器，其在低损耗，高线性度，平坦延迟和小尺寸方面提供比具有传统半导体技术的阵列更好的性能。因此，开关延迟线满足长延迟和宽带性能 。

2 开关延迟线组成结构原理分析

2.1 延迟线工作原理

切换延迟线是可以将电信号延迟一段时间（引起相移）的组件。在大多数情况下，延迟方法包括改变微带线的长度，改变电磁波传播相速度等。开关延迟线的主要参数包括延迟时间、延迟精度、输入输出驻波、插入损耗、色散、带内损耗波动和状态损耗波动。输入信号和输出信号之间的时差称为延迟时间，并且延迟精度是实际延迟时间和所需延迟时间之间的差 。

2.2 射频（RF）开关

切换延迟线通常在高频下工作，需要使用射频开关。射频开关可以按照不同的原理分为许多分类。在本文中，我们使用POLE和THROW分类方法来介绍射频开关。缩写NPMT表示开关具有N个输入和M个输出的开关

2.3 接地共面波导

共面波导传输线在电介质基板的一侧形成中心导带，在中心导带的两侧形成相同的金属接地板，电介质基板的另一侧没有导体。接地共面波导类似于共面波导，除了金属接地平面存在于地基共面波导的电介质基板的另一侧。该结构信号导带与接地平面位于同一平面上，结构简单，易于制作。它通常用于设计微波集成电路，其传输线和其他设备位于同一侧。共面波导可以支持TEM波的传输，其中不存在截止频率，分析方法可以是准静态方法 。

3 基于接地共面波导（GCPW）的SP4T开关延迟线的设计与仿真

经过性能测试以及对比，我们选用开关ADRF5040 ，为了配合开关结构，我们设计了以下基于接地共面波导的SP4T开关延迟线：

图1 ADRF5040开关以及延迟线俯视信息图

4 仿真结果以及参数分析

表1 3GHz频点处的理论和仿真延迟时间对比表

从上表可以看出，最明显的时间延迟误差为5.28%，因此模拟的延迟时间几乎是精确的。

5 结论

经过仿真与参数调试，最终的优化结构可达到最大延迟线误差5.28%，各通路间隔离度良好。