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。     

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.     

宽带微波MEMS开关

南京电子器件研究所最近研制出国内首只宽带微波 MEMS开关 ,在 DC- 2 0 GHz范围内插入损耗、驻波和隔离性能良好。开关设计为一薄金属膜桥组成的内禀式桥式结构 ,在硅衬底上由介质膜、下电极、上金属薄膜、共平面波导传一等组成 ,形成一个 SPST并联设置的金属 -绝缘体 -金属接触开关。开关通过静电力进行控制 ,其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容。所研制宽带微波 MEMS开关 ,用 WIL TRON36 0 B网络分析仪进行检测 ,结果是 :DC-2 0 GHz频段插入损耗小于 0 .6 9d B;1 4- 1 8GHz内隔离大于 1 3d B,1 8- 2 0 GHz时隔离大…     

一种X频段RF MEMS开关的设计与仿真

设计了一种可用于X频段的射频微机电系统(RF-MEMS)的开关。它通过上电极中心以及两端的螺旋结构提高了等效电感值,减小了谐振频率,从而在较低的频段下实现了较好的隔离度。采用阻抗匹配改善开关结构的射频性能。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,包括绝缘介质层厚度k,上电极与下电极之间空气层厚度o、上电极宽度w和上电极间距m,总结了各参数对电磁性能的影响趋势,确定了各参数的最优取值。在整个X频段,开关开态时的插入损耗小于0.83 d B(绝对值,下同);关态时的隔离度大于18.5d B。在中心频率10 GHz的插入损耗为0.57 d B,隔离度为30.65 d B。     

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。     

高成品率砷化镓DPDT单片射频开关

采用砷化镓 76mm 0 .7μm离子注入 MESFET工艺技术研制出手机用砷化镓 DPDT单片射频开关(以下简称单片开关 )。该单片开关面积 1 3 1 0 μm× 1 2 5 0 μm,总栅宽 3 6mm,工作频率 DC～ 2 GHz,1 GHz下插入损耗 IL小于 0 .5 2 d B,隔离度 ISO大于 1 7d B,驻波 VSWR≤ 1 .3 ,2 GHz下 IL小于 0 .7d B,ISO大于 1 1 d B,驻波≤ 1 .3 ,反向三阶交调 PTOI优于 64 d Bm,1 W射频信号下的栅漏电小于 2 0 μA。连续五批共 60片的统计结果表明 ,该单片开关圆片上芯片的直流成品率最低 84 % ,最高 96% ;微波参数成品率在 75 %～ 86%之间 ,代表着国内 Ga As单片电路成品率的最高水平     

一种DC～5GHz串联微波开关的温度特性和功率处理能力的测试与分析

描述了一种串联微波 MEMS开关的设计、制造过程 ,它制作在玻璃衬底上 ,采用金铂触点 ,在 DC～ 5 GHz,插损小于 0 .6 d B,隔离度大于 30 d B,开关时间小于 30μs.对这种微波开关的温度特性和功率处理能力进行了测试 ,在DC～ 4 GHz,85℃下的插损增加了 0 .2 d B,- 5 5℃下的插损增加了 0 .4 d B,而隔离度基本保持不变 .在开关中流过的连续波功率从 1 0 d Bm上升到 35 .1 d Bm ,开关的插损下降了 0 .1～ 0 .6 d B,并且在 35 .1 d Bm (3.2 4 W)下开关还能工作 .和所报道的并联开关最大处理功率 (4 2 0 m W)相比 ,该结果说明串联开关具有较大的功率处理能力     

一种X波段RF MEMS开关的设计与制作研究

设计并制作了一种X波段的电容式RF MEMS开关。该开关在共面波导上的悬空金属膜桥的支撑梁呈螺旋结构,其等效电感值高达134pH．有效降低了“关”态的谐振频率。结合开关的等效电路模型．使用Agilent ADS软件以及理论公式计算对该开关进行了设计和优化。与传统桥膜电容式开关相比,所介绍的开关”关”态隔离性能得到了很大提高。利用表面微机械工艺,在高阻硅衬底上制备了开关样品。X波段MEMS开关的在片测试结果表明：驱动电压为9V,“开”态的插入损耗约0．69dB@11．6GHz;“关”态的隔离度约27．7dB@11．6GHz。     

悬臂式RF MEMS开关的设计与研制

介绍了一种制作在低阻硅(3～8Ω·cm)上的悬臂式RF MEMS开关.在Cr/ Au CPW共面波导上,金/Si Ox Ny/金三明治结构或电镀金作为悬置可动臂,静电受激作为开关机理.当开关处于“关断”态,其隔离度小于- 35 d B(2 0～4 0 GHz) ;阈值电压为13V ;开关处于“开通”态,插入损耗为4～7d B(1～10 GHz) ,反射损耗为- 15 d B.另外,还分析了开关的悬臂梁弯曲度与驱动电压的关系,并应用ANSYS软件对开关进行了电学、力学及耦合特性的计算机模拟     

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。     

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.     

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.     

多晶硅衬底上的RF MEMS开关

在微机械开关与硅IC工艺设计和兼容方面进行了改进,获得了一种可与IC工艺兼容的RF MEMS微机械开关.采用介质隔离工艺技术把这种RF MEMS微机械开关制作在绝缘的多晶硅衬底上,实现了与IC工艺兼容;采用在金属膜桥的端点附近刻蚀一些孔的优化方法,降低了RF MEMS微机械开关的下拉电压.用TE2819电容测试设备测试开关的电容,测得开关的开态电容、关态电容和致动电压分别为0.32pF、6pF和25V.用HP8753C网络分析仪对RF MEMS微机械开关进行了RF特性测试,得出RF MEMS微机械开关在频率1.5GHz下关态的隔离度为35dB,开态的插入损耗为2dB,用示波器测得该开关的开关速度为3μs.     

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。     

一种双稳态电磁型射频MEMS开关的设计与测试

设计了一种低电压驱动的双稳态电磁型射频MEMS开关.与驱动电压高这几十伏的静电型射频MEMS开关相比,其驱动电压可低至几伏,因此应用时无需增加电荷泵等升压电路.开关可在磁场驱动下实现双稳态切换,稳态时无直流功率消耗.分析了工作磁场的分布特点,进行了结构设计仿真;并使用HFSS软件和粒子群算法进行了射频参数仿真、结构参数优化及主要结构参数显著性研究,得出了影响开关射频传输性能的主要结构参数;采用表面牺牲层工艺制作了原理样机并进行了射频性能参数的测试.结果表明,开关样机在DC～3 GHz工作频率区间内,插入损耗小于0.25 dB,隔离度大于40 dB.     

低电压电容式RF MEMS开关设计研究

本文设计了一种低电压电容式RFMEMS开关,开关采用了两端固支梁结构,在梁与CPW共面波导地线的四个固定支撑位置使用了折叠结构,该结构可以减低下拉电压;通过在MEMS开关梁上开孔（直径9μm圆孔）来减小残余应力和杨氏模量和选择合适的开关梁厚度,显著降低了MEMS开关梁的弹性系数和下拉电压。以上措施显著降低了电容式RFMEMS开关的下拉电压,在ANSYS仿真下拉电压约为6V,驱动电压约为8.4V,该MEMS开关依旧保持了较好的S参数,开关插入损耗大于-0.35dB(8-40GHz),回波损耗小于-22dB(8-40GHz),隔离度（down态S21）大于25dB(8-40GHz)。     

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。     

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。     

低激励电压微波MEMS开关的理论分析和仿真

通过对独特的MEMS微波开关模型的理论分析,并用ConventorWare和ADS软件对其微机械结构和射频性能进行仿真,得出该开关工作在DC-4GHz时,插入损耗<1dB,在2GHz的隔离度>40dB,激励电压<5V。可知这种独特的MEMS微波开关模型利用扭转臂和杠杆的原理来达到比较低的激励电压,并且获得较高的隔离度。     

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。