基于砷化镓衬底的RF MEMS膜开关

在低损耗的微波和毫米波电路中 ,静电驱动的射频微机械 (MEMS)开关表现出巨大的应用前景。和传统的半导体开关相比 ,由于在结构上消除了金属 -半导体结和 PN结 ,MEMS开关具有极其优越的高频特性 ,例如 MEMS开关具有极低的插入损耗和较高的隔离度。简单的来说 ,射频微机械开关是由静电驱动的金属梁和射频信号线构成。自从 1 979年 Petersen首次研制出金属包覆的静电悬臂梁开关以来 ,多种结构形式的 MEMS开关被用于控制微波信号 ,例如悬臂梁结构、旋转传输线结构和膜结构等。到目前为止 ,研究的射频微机械开关主要有两种结构形式 :金…     

一种高灵敏度在线式MEMS微波功率传感器

为了改善在线式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性，设计了一种新型双悬臂梁结构的MEMS微波功率传感器。该结构将测试电极和锚区设计在中心信号线的两侧。建立了双悬臂梁集总电路等效模型，研究了双悬臂梁结构的微波功率传感器的微波特性。构建了枢纽式双悬臂梁静力学模型，研究并分析了新型悬臂梁结构的过载功率与灵敏度。结果表明，相比于测试电极和锚区位于信号线同侧的传统单悬臂梁结构，新型双悬臂梁结构的灵敏度提升了6～8倍。这在一定程度上解决了电容式微波功率传感器检测灵敏度较低的问题。     

串并联RF MEMS开关的微波传输特性仿真研究

分别建立了串联悬臂梁、并联电容MEMS开关的结构模型和等效电路模型,利用其模型研究了开关的微波传输性能,在结构、工艺及驱动机制上作了比较。     

微波微电子机械开关

介绍了微波微电子机械开关(MEMS开关)的形式、物理特性,分析了其工作原理.文中采用一端固定、一端自由运动的悬臂梁的力学模型,给出了MEMS开关设计的经验公式.最后,对微电子机械开关在MMIC中的发展前景作出了预测.     

基于砷化镓衬底的RF MEMS膜开关

射频微机械开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景.但是目前的微机械开关都是制作在硅基衬底上的,难于与后面的高频砷化镓处理电路相集成.本文介绍了基于砷化镓衬底的RF MEMS膜开关,着重介绍了开关的工作原理、制作过程和测试结果.     

串联MEMS开关的一种等效电路模型

本文建立了串联悬臂梁MEMS开关的一个等效电路模型 ,利用该模型研究了开关的微波传输性能 ,并与有限元方法仿真的结果进行比较 ,结果表明 ,本文所建立的模型能很好地反映开关的微波特性     

双通道MEMS微波功率传感器的悬臂梁设计

为实现热电式MEMS微波功率传感器与电容式MEMS微波功率传感器的兼容,得到一种性能优良的双通道MEMS微波功率传感器,需要对MEMS悬臂梁的匹配特性进行分析与设计。根据MEMS悬臂梁的一维集中参数模型,分析了MEMS悬臂梁的吸合电压,研究了MEMS悬臂梁的位移与电容的变化关系以及MEMS悬臂梁的谐振频率,得到了MEMS悬臂梁的匹配特性与MEMS悬臂梁高度的变化关系。实验结果表明,当MEMS悬臂梁的高度设计为10 μm时,MEMS悬臂梁的谐振频率为16.13 kHz,在8～12 GHz频率范围内,回波损耗均小于－19 dB。     

X波段MEMS膜开关的阻抗分析模型

射频微机械(RF MEMS)开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景.但是目前对微机械开关的研究主要都集中在开关梁的结构设计和力学分析上,对开关的电磁特性的研究,尤其是开关高频阻抗匹配分析的研究与验证比较少.本文在高频传输线研究的基础上,推导出微机械开关的“开态”阻抗匹配模型,并利用HFSS软件对开关的高频特性进行模拟.其结果有助于设计高性能的RF MEMS开关.     

微机电微波/射频开关的力学分析及其工艺研究

文章主要讨论了微机电微波／射频开关的原理、制备工艺和特性测试。微机电接触式微波／射频开关的关键结构是悬臂梁,当控制电压大于吸合电压时,悬臂梁发生吸合,使开关导通。考虑到微机电制备工艺的兼容性,选择PECVD生长的氮化硅作悬臂梁,聚酰亚胺作牺牲层。测试结果表明,研制的微机电开关在0．5～5GHz的范围内插入损耗为2dB,隔离度达30～50dB。     

MEMS移相器及其在微型通信系统中的应用

从传统移相器的构造和原理出发，进一步分析了MEMS移相器的结构、特性。结果表明，MEMS移相器具有传统移相器所无法比拟的体积小、损耗小、成本低、频带宽、易于集成等突出优点。随着高阻硅衬底在微波领域应用的扩展，MEMS移相器介质损耗大幅度降低，将能与信号处理电路一同集成于硅衬底上，便于相控阵雷达等通信系统实现微小型化。     

基于砷化镓衬底的RF MEMS膜开关

射频微机械开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景。但是目前的微机械开关都是制作在硅基衬底上的 ,难于与后面的高频砷化镓处理电路相集成。本文介绍了基于砷化镓衬底的RFMEMS膜开关 ,着重介绍了开关的工作原理、制作过程和测试结果     

基于SP4T开关的4位MEMS开关线式移相器设计

设计了一款4位MEMS开关线式移相器,由SP4TMEMS开关和微带传输线构成,工作于X波段。单刀四掷(single pole 4throw,SP4T)开关用于切换两条不同电长度的信号通道,即参考相位通道和延迟相位通道。每个SP4T开关包含4个悬臂梁接触式RF MEMS串联开关。介绍了4位MEMS开关线式移相器的总体设计,并给出了其关键部件SP4T开关和相位延迟线的设计细节。采用ADS软件仿真分析了器件的电气性能。仿真分析得到:SP4T开关在中心频率10GHz处的回波损耗为-36dB,插入损耗约为0.18dB;移相器各相位的回波损耗均低于-15dB,插入损耗为-0.8～-0.4dB。这种射频MEMS移相器具有小型化、低功耗和高隔离度的优点。     

RF MEMS开关的设计分析

针对具有低损耗、高隔离度性能的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)开关,介绍了串联DC式和并联电容式的开关结构模型,并对并联电容式MEMS开关的工作原理、等效电路模型和制造工艺流程进行了描述,利用其模型研究了开关的微波传输性能,设计了一款电容耦合式开关并进行了仿真。由仿真结果可得,开关"开态"时的插入损耗在40 GHz以内优于-0.3 dB;开关"关态"时的隔离度在20～40 GHz相对较宽的频带内优于-20 dB。     

RF MEMS开关失效因素的COMSOL仿真

针对RF MEMS开关的可靠性问题,利用有限元软件COMSOL,对悬臂式RF MEMS开关周围的电场分布,开关上的电荷分布和本征频率进行了分析;并研究了在静电场和结构力场耦合作用下悬臂梁的内应力情况,找出开关损坏的可能部位,探索RF MEMS失效的机理,为悬臂式RF MEMS开关的优化改进提供理论依据。     

电磁驱动推拉式射频MEMS开关的设计与制作

提出了一种新型电磁驱动推拉式射频MEMS开关。针对传统静电驱动单臂梁开关所需驱动电压大、恢复力不足等问题,设计了一种推拉式开关结构,降低了驱动电压(电流),提高了开关的隔离度,同时实现了单刀双掷的功能。单晶Si梁由于自身无应力,解决了悬臂梁残余应力引起的梁变形问题。通过理论计算和有限元分析,优化了开关设计尺寸,在外围永磁铁磁感应梯度dB/dz=100T/m,在线圈通入100mA电流的驱动下,单晶Si扭转梁末端可以获得约10μm的弯曲量,满足开关驱动要求。给出了开关的详细微细加工流程,对开关的传输参数进行了测试,在10GHz时隔离度为-40dB.     

高隔离度宽频段组合式RF-MEMS开关的设计

接触式与电容耦合式两类RF MEMS开关各自在一定的频段内,都具有较高的隔离度,但仍然很难满足微波控制系统中对高隔离度的要求.为了获得全波段高隔离度RF MEMS开关,单元开关很难达到要求,在此目标要求下,提出了组合式RF MEMS开关的设计,分别利用HFSS软件对各单元进行结构参数优化,再将两者集成在一起,得到的组合式RF MEMS开关,这种组合式开关在0～20 GHz时隔离度都高于-60 dB,在(≤5 GHz),隔离度高于-70 dB,这是一般单元开关及其他半导体固态开关所无法企及的,而且,在DC～20 GHz范围内,开关的插入损耗小于-0.20 dB,而且并没因隔离度的提高,牺牲了插入损耗.     

基于单晶硅梁的静电RF MEMS开关

RFMEMS开关是低功耗、低损耗高频通讯电路和系统的关键部件,静电驱动RFMEMS开关因具有零直流功耗、开关时间短、结构简单、易集成的优点而成为研究热点,但是驱动电压高、薄膜应力变形严重、寿命短等问题制约了其发展,提出了一种基于单晶硅梁的推拉式静电RFMEMS开关结构,能够解决静电RFMEMS现有的缺陷。