单刀双掷RF MEMS开关的研究与设计

介绍了一种基于横向金属接触的DC-5GHz单刀双掷RF MEMS开关的研究与设计．横向金属接触开关包括了一套有限的共面波导（FGCPW）传输线和左右摆动的悬臂梁．为了降低开启电压,设计了一种曲折型的折叠梁结构,通过理论分析与仿真实验验证了该结构的可行性,并利用MetalMUMPs工艺加以实现．测试结果显示,该开关在5GHz处的插入损耗为0．8dB,回波损耗大于20dB,隔离度为40dB．测得最低开启电压为33V．     

驱动与信号隔离的单刀双掷RF MEMS开关

设计了一种基于横向金属接触的DC-5 GHz单刀双掷RF MEMS开关,该开关包括一套有限地共面波导(FGCPW)传输线和左右摆动的悬臂梁。利用绝缘的介质层实现了驱动信号与射频信号的隔离,提高了开关的性能。根据开关的拓扑结构,提出相应的等效电路,并据此实现开关射频性能的优化设计。开关利用MetalMUMPs工艺实现,测试结果显示,该开关在5GHz的插入损耗为0.8dB,回波损耗大于20dB,隔离度为40dB。测得开关的开启电压为59V。     

应用于高速信号传输系统的多路选择器

提出了一种能够传输高速信号的多路选择器,并为其设计了一种低失真、宽带模拟开关.所提出开关的栅源过驱动电压由nMOS和pMOS的开启电压之和决定,并能够确保输入变化时,开关的栅源电压与阈值电压之差（VGST）保持恒定,从而基本消除了体效应的影响.采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,HSPICE仿真结果表明,输入信号在0.3～1.7V之间变化时,开关的VGST基本保持恒定,其-3dB带宽大于10GHz,当输入频率为1GHz时,其无杂散动态范围为67.11dB;开关的开启时间为2.98ns ,关断时间为1.35ns,确保了多路选择器的break-before-make特性.该结构可应用于高速信号传输系统中.     

应用于高速信号传输系统的多路选择器

提出了一种能够传输高速信号的多路选择器,并为其设计了一种低失真、宽带模拟开关.所提出开关的栅源过驱动电压由nMOS和pMOS的开启电压之和决定,并能够确保输入变化时,开关的栅源电压与阈值电压之差(VGST)保持恒定,从而基本消除了体效应的影响.采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,HSPICE仿真结果表明,输入信号在0.3～1.7V之间变化时,开关的VGST基本保持恒定,其-3dB带宽大于10GHz,当输入频率为1GHz时,其无杂散动态范围为67.11dB;开关的开启时间为2.98ns,关断时间为1.35ns,确保了多路选择器的break-before-make特性.该结构可应用于高速信号传输系统中.     

DC-20GHz射频MEMS开关

描述了DC-20GHz射频MEMS开关的设计和制造工艺.开关为一薄金属膜桥组成的桥式结构,形成一个单刀单掷(SPST)并联设置的金属-绝缘体-金属接触.开关通过上下电极之间的静电力进行控制,其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容.测试结果如下:射频MEMS开关驱动电压约为20V,在"开”态下DC-20GHz带宽的插入损耗小于0.69dB;在"关”态下在14-18GHz时隔离大于13dB,在18-20GHz时隔离大于16dB.本器件为国内首只研制成功的宽带射频MEMS开关.     

Design and Fabrication of Millimeter-wave DC-contact Series MEMS Switch

设计了一种应用于毫米波波段的串联接触式RF MEMS开关.为了在毫米波波段获得较高的隔离度,通过使用短截线结构,以降低输入输出端口的耦合电容.为了获得可靠的金属接触,设计了一种改进型的“蟹形”桥结构.测试结果显示,在30 GHz,插入损耗为-0.3dB,隔离度为-20 dB.在DC～40 GHz的频率范围内,插入损耗优于-0.5 dB,隔离度优于-20 dB.所设计的串联接触式RF MEMS开关,可应用于20～40 GHz的频率范围内.     

用于X波段移相器的RF MEMS开关设计

针对某片上集成开关线式MEMS移相器设计了一款串联接触式悬臂梁开关。该移相器要求结构紧凑,工作频段为X波段,工作电压低于27V。利用Ansoft HFSS软件仿真分析了开关关键结构参数对电磁性能的影响,包括传输线断开间距d,接触金属与传输线之间的垂直间距h,接触金属的宽度B,总结了各参数对开关电磁性能的影响趋势,确定了本设计中各结构参数的最优取值;利用MEMS CAD软件CoventorWare对初始设计的开关进行机电耦合仿真,确定了开关的详细结构参数。仿真结果表明,设计的串联接触式悬臂梁开关驱动电压约为18V;中心频率为10GHz时,开关闭合态回波损耗为0.02dB,隔离度为36dB,导通态下,插入损耗为0.028dB。     

毫米波串联接触式RF MEMS开关的设计与制造

设计了一种应用于毫米波波段的串联接触式RF MEMS开关。为了在毫米波波段获得较高的隔离度,通过使用短截线结构,以降低输入输出端口的耦合电容。为了获得可靠的金属接触,设计了一种改进型的"蟹形"桥结构。测试结果显示,在30GHz,插入损耗为-0.3dB,隔离度为-20dB。在DC～40GHz的频率范围内,插入损耗优于-0.5dB,隔离度优于-20dB。所设计的串联接触式RF MEMS开关,可应用于20～40GHz的频率范围内。     

DC-20GHz射频MEMS开关

描述了DC－200GHz射频MEMS开关的设计和制造工艺。开关为一薄金属膜桥组成的桥式结构,形成一个单刀单掷（SPST）并联设置的金属－绝缘体－金属接触。开关通过上下电极之间的静电力进行控制,其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容。测试结果如下：射频MEMS开关驱动电压约为20V,在“开”态下DC－20GHz带宽的插入损耗小于0．69dB;在“关”态下在14－18GHz时离小于13dB,在18－20GHz时隔离大于16dB。本器作为国内首只研制成功的宽带射频MEMS开关。     

电容耦合式微波MEMS开关

提出了一种插入损耗较低、介质薄膜生长在桥膜上的新结构微波MEMS开关.该开关桥膜由介质/金属/硅三种薄膜构成,并采用键合和自停止腐蚀工艺成功制备.详细论述该开关的原理、设计和制备过程.磁控溅射制备出介电常数为24的Ta2O5作为介质薄膜,利用光刻剥离技术使该介质薄膜图形化.实验结果显示,这种介质薄膜在桥膜上的新结构开关的插入损耗较低,在传输线金属薄膜厚度仅为0.5μm的情况下,频率为2GHz时插入损耗仅为0.06dB,在直流到20GHz的频率范围内插入损耗均低于0.5dB.