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在对国内外微机械移相器和开关器件研究情况及应用背景进行充分调研的基础上，本论文针对基于体硅工艺的微机械分布式移相器以及可以用于其他非分布式移相器的开关型器件进行了研究。
论文先从理论上系统地讨论了非线性延迟线(NDL)的工作原理和电路模型，并指出LC网络电路模型在接近Bragg频率时出现的误差。在此基础上分析了微机械分布式移相器的工作原理以及影响其性能的诸因素，提出了基于合成传输线概念的移相器模型。接下来简要讨论了平行板静电驱动的原理、串连和旁路开关的理论模型、CPW的原理以及高频测试方法。
论文在对现有分布式移相器加载桥膜结构以及对加工方法进行分析与比较的基础上，提出了两种基于体硅工艺的蝶形移相器复合桥膜设计(分别称为PSEQV和PSVAR型)及相应的总体工艺方案。利用基于合成传输线模型的解析方法、电路仿真工具和高频电磁仿真等方法和工具对相应的分布式移相器在模拟式驱动和数字式驱动条件下的射频性能进行了分析和仿真。分析和仿真结果表明：模拟驱动时，所提出的PSEQV和PSVAR设计的相移在20GHz下的最大相移量可达到-28.137°和-31.017°，而且插入损耗和回波损耗性能较好。在设计移相器时，引入了渐变线和中心导体变截面的CPW等新的传输线结构，这些新的结构可使相应的器件性能得到进一步提高。论文利用高频结构仿真工具(有限元方法)对分布式移相器的模拟和数字驱动进行了首次有限元全波分析，并摸索出相应的建模方法。与数字驱动时的测量结果的比较证明了该分析、仿真方法的有效性。在完成电路设计和分析的基础上，论文以解析方法与有限元方法相结合的方式对桥膜的机械特性和静态模拟驱动特性进行了分析与预测。
论文在移相器加载桥膜结构设计的基础上，完成了串连、旁路微波开关的设计，并利用解析方法和高频结构仿真工具分别对其机械和射频性能进行了分析、验证。这两种器件表现出较低的开关阈值电压和令人满意的射频性能。在开关器件的研制的基础上，通过CPW的重新设计，就可以实现加载线式、反射式和开关网络式等非分布式的移相器。
借鉴北京大学微米/纳米加工技术国家重点实验室已有的微机械开关体硅加工工艺，提出了一整套用于所设计的微机械移相器和开关器件结构的体硅加工工艺流程。经过反复试验，解决了工艺流片中出现的一系列问题，包括Au上SiN生长质量差、玻璃浅槽刻蚀均匀性差、键合强度低、桥膜结构释放困难等，成功开发出包括划片在内的较为完整的加工流程，并成功制作出经过浓硼掺杂的和未经浓硼掺杂的移相器桥膜阵列及开关器件结构。利用光学测量手段，对器件的应力状况和桥膜厚度进行了测量。
论文利用光学手段对桥膜在内应力作用下的变形情况进行了测量和分析，指出应力梯度和各层薄膜间的应力差异是造成变形的主要原因。
利用HP8510C网络分析仪和Cascade片上测试系统对移相器的高频特性和静态驱动-i-特性进行了测试。模拟式工作时，浓硼掺杂的PSEQV移相器在20GHz上的移相范围达－11.35°，PSVAR在模拟工作时的移相范围达-7.30°，回波损耗分别为＜-8dB和＜-7dB。未经浓硼掺杂的PSEQV移相器处于模拟工作时的移相范围与浓硼掺杂PSEQV移相器的移相范围相近，但回波损耗降低到-10dB以下。测试结果表明，所设计的PSEQV移相器已经初步具备了模拟式移相器的功能。相移量测量结果与设计值存在一定的差异，这主要是桥膜的变形而引起的。
对器件的数字式驱动时的高频特性进行了仿真和测试。测试结果表明，数字工作时，在20GHz所有移相器可以实现180°以上的相移；回波损耗＜-8dB，在可接受的范围之内；插入损耗偏大，与传统的移相器相当，这主要是CPW和桥膜金属层电阻率上升所致(其原因主要是Cr/Au互扩散)。器件的数字式工作利用了桥膜侧翼与CPWGND所形成的量值相对固定的MAM(金属－空气－金属)电容，由于其形状取决于桥膜的应力状态，故重复性和可设计性较差。为了实现可实用化的数字式移相器，还应该在减小应力变形的基础上，对侧翼进行优化设计，或者设计专用的MAM电容结构。