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。     

12位20MS/s流水线ADC的研制

流水线结构是高速高精度ADC的首选.通过对流水线ADC的结构、MDAC电路进行了研究;提出新型采样保持开关;设计了12位20 MS/s采样率流水线ADC,并基于SMIC0.35μm混合CMOS工艺进行流片实现,测试结果表明,在测试仪器只有10位精度的情况下SFDR=65 dB,SNDR=56 dB,SNR=56.9 dB,ENOB=9.1 bit,最后对测试结果进行分析.     

RFMEMS电容式并联开关的研制

通过分析MEMS电容式并联开关的工作原理,设计并制作出一款适合Ka波段分布式MEMS移相器的电容式开关。通过理论计算和经验选取,初步得到了MEMS电容式并联开关的结构尺寸。采用HFSS软件建立了开关的三维电磁场模型并优化了关键结构参数。仿真表明开关在Ka波段插入损耗小于0．15dB,回波损耗大于15dB。采用CoventorWare软件进行了开关的机电耦合仿真,得出其驱动电压为2．1V。为了满足流片单位的实际工艺约束条件,对开关的设计版图和微加工工艺进行了多轮改进,研制成功MEMS电容式并联开关工艺样品。开关动态特性测试表明,在驱动电压36V时,桥下拉的高度约为2μm。     

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．     

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.     

叉簧式加速度开关的设计技术

一种新型的加速度开关,它采用了叉簧式弹性支撑结构,着重介绍叉簧弹性支撑的类型及其刚度计算公式的推导,并对所设计的加速度开关的工作性能和抗横向干扰性能进行了介绍。     

叉指形电极压电驱动器性能分析

分析了叉指形电极压电驱动器的结构特点和电场结构。给出了压电驱动器的本构方程,建立了叉指形电极压电驱动器的有限元模型,研究了指形电极关键尺寸和压电片厚度尺寸对驱动器应力、应变的影响,对比分析了普通电极压电驱动器的应力和应变性能。研究结果表明:叉指形电极压电驱动器比普通电极压电驱动器驱动应力大,最大可以高达5倍;具有明显的正交异性,横向效应系数为–2.16;减小电极中心距和压电片厚度能提高驱动器性能。     

适用于12 bit流水线ADC采样保持电路的设计

介绍了一种用于12 bit,20 MS/s流水线模数转换器前端的高性能采样/保持电路。该电路采用全差分结构、底极板采样来消除电荷注入和时钟馈通误差。采用栅压自举开关,并通过对电路中的开关进行组合优化,极大地提高了电路的线性性能。同时,运算放大器采用折叠式增益增强结构,以获得较高的增益和带宽。采用CSMC公司的0.5μm CMOS工艺库,对电路进行了仿真和流片。结果表明,在5 V电源电压下,采样频率为20 MHz,采样精度可达到0.012%,在输入信号为奈奎斯特频率时,无杂散动态范围(SFDR)为76 dB。     

一种数字CMOS工艺制造的10位100MS/s流水线ADC

介绍了采用0.18μm数字工艺制造、工作在3.3V下、10位100MS/s转换速率的流水线模数转换器。提出了一种适用于1.5位MDAC的新的金属电容结构,并且使用了高带宽低功耗运算放大器、对称自举开关和体切换的PMOS开关来提高电路性能。芯片已经通过流片验证,版图面积为1.35mm×0.99mm,功耗为175mW。14.7MS/s转换速率下测得的DNL和INL分别为0.2LSB和0.45LSB,100MS/s转换速率下测得的DNL和INL分别为1LSB和2.7LSB,SINAD为49.4dB,SFDR为66.8dB。     

一种新型叉指式共面波导的设计与制作

设计制作了一种新型叉指式共面波导传输线并对其性能进行了初步的研究。通过微加工技术加厚的接地线可以减少传输线平行部分之间的相互干扰,仿真和测试表明在5~20GHz范围内其回波损耗有两个极小值,极小值的位置随传输线结构参数的变化而变化。以-20dB为基准,这两个极小值附近的带宽可以达到1.95GHz,相对带宽分别可以达到23.5%和9.97%,相应的插入损耗在0.33dB/cm和0.5dB/cm左右。这种传输线有助于减小器件整体尺寸,在带通滤波器和移相器的设计方面有重要用途。     

高隔离度宽频带MEMS双膜桥开关

利用一种新型双边加直流驱动电极的电容耦合式MEMS并联膜开关与直接接触式并联膜开关进行级联,形成MEMS双膜开关.通过对其尺寸和结构的优化,降低开关阈值电压,Coventor软件模拟表明,开关的阈值电压小于20V;通过对其匹配设计改善开关的高频性能,HFSS软件模拟的结果表明,在DC～20GHz整个频带内,开关的插入损耗优于-0.1dB,反射损耗低于-30dB,隔离度低于-20dB,在 谐振点处隔离度能达到-40dB.     

Fabrication and Numerical Simulation of a Micromachined Contact Cantilever RF-MEMS Switch

研究了一种直接接触悬臂梁式RF-MEMS开关,悬臂梁采用Al金属材料.开关通过静电控制,且与信号通道分离.为了优化材料结构和获得好的性能,进行了有限元ANSYS模拟.采用表面微加工工艺来制作开关,获得满意结果.器件的驱动电压为12V,与ANSYS模拟结果11V基本相符;器件的隔离度,在0.05～10GHz的范围内,实验测试与HFSS模拟的结果基本一致,都优于-20dB;器件的插入损耗,HFSS模拟小于-0.2dB,而实验测试小于-0.9dB,偏高是由于悬臂梁表面不平,导致接触电阻增大,在测试中引入接触阻抗所致.     

接触式悬臂梁RF-MEMS开关的研制与数值模拟分析

研究了一种直接接触悬臂梁式RF-MEMS开关,悬臂梁采用Al金属材料.开关通过静电控制,且与信号通道分离.为了优化材料结构和获得好的性能,进行了有限元ANSYS模拟.采用表面微加工工艺来制作开关,获得满意结果.器件的驱动电压为12V,与ANSYS模拟结果11V基本相符;器件的隔离度,在0.05～10GHz的范围内,实验测试与HFSS模拟的结果基本一致,都优于-20dB;器件的插入损耗,HFSS模拟小于-0.2dB,而实验测试小于-0.9dB,偏高是由于悬臂梁表面不平,导致接触电阻增大,在测试中引入接触阻抗所致.     

一种雪花型MEMS单刀五掷开关的研究与设计

针对MEMS单刀多掷(SPMT)开关插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于雪花型功分器的单刀五掷(SP5T)MEMS开关,通过雪花型功分器实现信号的均衡分配和低损耗传输.通过设计H形上电极结构,有效减小开关弱接触,增强开关接触稳定性,实现信号的高隔离.采用HFSS仿真软件,对开关的插入损耗、隔离、驱动电压和应力分布...     

DCDC—20GHz射频MEMS开关

描述了 DC— 2 0 GHz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 2 0 V,在“开”态下 DC— 2 0 GHz带宽的插入损耗小于 0 .6 9d B;在“关”态下在 14— 18GHz时隔离大于 13d B,在 18— 2 0 GHz时隔离大于 16 d B.本器件为国内首只研制成功的宽带射频 MEMS开关     

一种L～E波段的混合型射频MEMS单刀双掷开关设计

针对传统RF MEMS单刀双掷(SPDT)开关应用存在频段低、插入损耗高、隔离度低等问题,设计了一种混合型SPDT开关,通过在一条通路上设置接触式开关和电容式开关,实现了在L～E频段下的低插入损耗和高隔离度。通过设计蛇形上电极结构,降低了上电极的弹性系数,进而降低开关上电极下拉所需的驱动电压。采用HFSS仿真软件对混合型SPDT开关的射频性能参数进行了优化,并利用COMSOL对开关的蛇形上电极进行应力-位移分析。仿真结果表明,在DC～90 GHz的频段下,SPDT开关的插入损耗小于1.5 dB@90 GHz,隔离度大于52 dB@67 GHz、29 dB@90 GHz。此开关适用于无线通信系统、雷达系统和仪器测量系统等对工作频段要求高的领域内。     

砷化镓基毫米波MEMS开关表面工艺研究

研究了砷化镓基毫米波MEMS开关的表面工艺方法,包括MEMS开关的工艺流程中的牺牲层技术、结构层技术、触点技术、薄膜电阻技术。重点阐述了以光敏聚酰亚胺作牺牲层和以电镀金作结构层的工艺制作方法。形成了砷化镓RF MEMS开关表面工艺流程,制作出了RF MEMS开关样品。开关驱动电压为60 V,35 GHz时的插入损耗<0.2 dB,隔离度>18 dB。     

A High Power CMOS Switch Using Substrate Body Switching in Multistack Structure

A novel high power CMOS RF switch using the substrate body switching technique in a multistack structure is designed, implemented, and characterized in a standard 0.18- triple-well CMOS process. One of the stacked devices in the receive side has a body switch at the bulk port in order to provide high power handling capability to the transmit switch side without compromising insertion loss to the receiver switch. The body switch connected to the bulk port at one of the receiver switches turns on in mode to minimize leakage current into path. In the meanwhile, that switch turns off in mode so that the bulk port can have body floating to reduce leakage current to substrates. Experimental data show that the switch using the body-switching technique has 1 dB of 31.5 dBm that is 2.5 dB higher than the one using the body floating technique. Insertion loss is 1.5 dB at 1.9 GHz in the transmit switch and 1.8 dB in the receiver switch. Isolation is less than 30 dB for switch and 20 dB for switch at 1.9 GHz.     

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。     

基于微机电系统开关的四位移相器设计

为了解决相控阵雷达小型化和低损耗的问题,设计了一个工作频率为2.2 GHz的射频微机电系统(MEMS)四位开关线型移相器。首先分析了直接接触式MEMS串联开关的插入损耗和隔离度,并得到仿真结果。在此基础上设计了基于该开关的移相范围为0~180o的四位移相器电路,相移量为12o每步。采用HFSS软件对其进行仿真,得到移相精确度、插入损耗和隔离度等关键结果,移相器工作在2.2 GHz时,隔离度大于20 dB,插入损耗小于1 dB。该设计与传统移相器相比体积更小,且具有更小的插入损耗和更大的隔离度。