微波射频器件频率可调谐实现机制研究

频率可调谐的射频微波器件与普通器件的主要区别是可调谐器件的工作频率可根据工作条件进行调谐，而普通器件只能工作在某个固定的频段。频率可调谐器件的设计与普通器件的设计思路基本一致，不同之处是可调谐器件中引入了可变成分，如开关、变容器件、介电常数随外加电场变化的材料、铁磁共振频率随外加磁场变化的铁电体材料等。梳理调谐机制的相关内容，对于持续优化机制内容有着积极地意义。

基本分类。如图1所示，在控制模块开关应用过程中，会利用控制模块开关工作状态的方式，来完成器件进行工作频段切换处理。目前所使用的开关包括以下几种：

开关对比。在对两种类型的开关进行对比时，主要包括以下几方面：

半导体变容管。在变容器件调频过程中，半导体变容管也属于经常应用到的调整结构，也具备了较强的稳定性。例如，将半导体变容管应用到功率放大器（工作功率2.0GHz）当中，可以将放大器输出功率调增10%～20%，具备了非常良好的稳定性。而且半导体变容管在应用过程中，其串联电阻大于零，这也会增加设备的引入损耗，降低器件的运行功率，这也是后续发展中需要重点关注的内容。目前，半导体变容在应用中，能够满足4.0～9.5GHz 频段结构的应用要求。

MEMS电容。在变容器件调频过程中，MEMS电容也属于经常应用到的调整结构，应用原理是采用微机械弹簧来控制结构的上下板距离，从而减少静电作用所带来的影响性，借此来提升系统运行过程的稳定性。例如，将MEMS电容应用到功率放大器（工作功率10.0GHz）中，可以将放大器输出功率调增10%～15%，具备非常良好的稳定性。而且MEMS电容在应用过程中，也可以在低频段完成工作，并完成毫米波段的相关要求。目前，MEMS电容在应用中，能够满足最大30GHz 频段结构的应用要求。

BST材料电容。在变容器件调频过程中，BST材料电容也属于经常应用到的调整结构，应用原理是采用BST材料来完成介电常数处理，从而起到维持内部结构稳定性的作用。例如，将BST材料电容应用到功率放大器（工作功率2.5GHz）当中，可以将放大器输出功率调增8%～13%，具备了良好的稳定性。而且BST材料电容在应用过程中，也可以将调谐速度控制在ns级别，具备非常高的灵敏度，目前，BST材料电容在应用中，能够满足最大50GHz频段结构的应用要求。

YIG小球可调滤波器。在磁场调频处理过程中，使用较多的结构便是YIG小球可调滤波器，在结构应用过程中，利用YIG小球在使用过程中的铁磁共振情况，对于其内容进行细化处理。而且在YIG小球使用过程中，也会利用耦合环来完成谐振处理，使其能够在外场作用下完成等效处理，演变为一个可以灵活变动的L-C谐振回路，这样将其叠加到普通滤波器结构上之后，可以组成一组可调谐系统，满足系统动态调整的基础要求。从目前的发展情况来看，所使用到的耦合模型种类较多，包括Ω环模型、半环模型、双环模型等，可以根据实际情况进行选择，以满足应用要求。

YIG薄膜可调滤波器。在磁场调频处理过程中，YIG薄膜可调滤波器也是应用较多的结构，在结构应用过程中，利用YIG薄膜叠加到普通滤波器结构上，这样可以组成一组可调谐系统，以满足系统动态调整的基础要求。此类结构在应用中，可以在利用产生的共振吸收来完成阻带，这样也可以在磁场出现变动时，薄膜的铁磁共振频率也会出现一些变化。从目前的发展情况来看，所使用到的YIG薄膜可调滤波器能够满足最高18GHz的调谐要求，借此来提升系统工作过程的稳定性。

在该调频模式的应用过程中，其使用到调谐方式主要以离散方式为主，这样也可以将距离相对较远的频段顺利整合到一起。但是在开关选择调频工作过程中，其功率承载能力相对较低，在面对大功率器件时，该协调方式并不具备适用性。基于此，在后续发展过程中也需要进一步开发承载力较大的开关结构，从而满足具体的应用需求。除此之外，在开关选择调谐过程中，还需要做好寄生电阻的管控工作，借此来降低系统差损，提升系统发展过程的稳定性 。

在该调频模式的应用过程中，其使用到调谐方式可以保持连续性调整，这样也可以将不同频段整合到一起，这样也具备了良好的调节性能。但是在变容器件调频工作过程中，也需要结合实际情况进行微波器件的筛选工作。例如，使用半导体变容管能够提升系统运行功率的承载能力；使用 MEMS电容则可以提升控制电压的管控水平；使用BST电容也能够有效控制电压，需结合实际情况进行筛选，满足不同状态下的应用需求。

在该调频模式的应用过程中，其使用到调谐方式可以保持连续性调整，这样也可以将不同频段整合到一起，这样也具备了良好的调节性能。但是在该方法的应用过程中，也需要考虑到外加器件的体积，将其管控在合理范围内，以降低整个调谐结构的总体积。除此之外，在实际应用中还需要做好调谐时间的缩减处理，同时也对调谐结构的热稳定性进行提升处理，以满足不同情况下的应用需求。