一种DC～30 GHz并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究

介绍了一种适用于DC～30 GHz频率应用的并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究。利用低应力电镀Au桥膜作为上电极,实现了接触电极之间的Au-Au接触。使用Borofloat™玻璃作为衬底,内置射频信号与驱动电极旁路的隔离电阻,并且通过对上电极桥膜与CPW间距的优化设计,使其具有很低的插入损耗。所设计制造的并联接触式RF MEMS开关的下拉电压为60 V,上下电极的接触电阻为0.1 Ω。插入损耗为-0.03 dB@1 GH,-0.13 dB@10 GHz和-0.19 dB@20 GHz,在DC～30 GHz的频率范围内,其插入损耗都小于-0.5 dB;其隔离度为-47 dB@1 GHz,-30 dB@10 GHz和-25 dB@20 GHz,并且,其隔离度在DC～30 GHz的频率范围内都大于-23 dB。所设计的并联接触式RF MEMS开关适合于DC～30 GHz的频率范围内的应用,是一种宽应用频率范围的RF MEMS开关。     

用于制备高机械可靠性RF MEMS开关的新型工艺

对介质桥串联接触式RF MEMS开关的制备工艺进行了研究.介绍了开关的结构,说明了采用常规制备工艺容易在桥膜上形成应力集中,严重影响开关的机械可靠性.通过改进工艺,提出了一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,获得了平坦的介质桥膜.最后,给出了完整的开关制备流程.与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,提高了开关的机械可靠性,成品率从10%提高到了95%,工作寿命从1 000次提高到了2.5×107次.此外,在23.3 V的驱动电压下,开关插入损耗＜0.55 dB＠DC-10 GHz,隔离度＞53.2 dB＠DC-10 GHz.结果表明该工艺可满足无线通讯对MEMS开关成品率、寿命和微波性能的要求.     

一种用于高机械可靠性RF MEMS开关制备的新型工艺

为提高介质桥串联接触式MEMS开关的工作寿命,本文改进了常规制备工艺,提出一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,以获得平坦的介质桥膜,制备得到高机械可靠性的开关。与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,成品率从10％提高到了95％,工作寿命从1000次提高到了2500万次。在23.3V的驱动电压下,开关插入损耗 0.55dB＠DC-10GHz,隔离度 53.2dB＠DC-10GHz。     

Ku波段交直流分离的MEMS开关的模拟与设计

介绍了一种带直流驱动电极交直流分离的MEMS开关,研究了影响开关阈值电压的因素,运用缩腰设计、尺寸优化等方法降低开关的阈值电压,并将这种平膜开关与其他几种结构的膜开关进行比较.使用Coventor和HFSS软件模拟,设计的开关阈值电压小于20V,在Ku波段插入损耗低于0.1dB,反射损耗低于-25dB,谐振点隔离度高于40dB.     

欧姆龙推出RF MEMS开关产品

日本欧姆龙公司推出了用于半导体测试仪及高频（RF）测量设备的RFMEMS开关，该产品为支持10GHz高频传输的单刀双掷（SPDT）开关，实现了2004年制定的实用化目标——具有可开关1亿次的可靠性，计划用于手机、半导体测量仪及测量设备等。     

单刀多掷开关的机电一体化设计

设计了一种高功率波导单刀多掷开关,将大功率波导旋转关节技术与传统电动波导开关技术相结合,实现输入端口与N路输出端口之间的高功率通道切换,从而达到采用一个单刀多掷开关替代多个传统单刀双掷开关的目的。该开关结构形式简单,驱动方便灵活,体积、重量及成本可以得到大大降低,可靠性得到较大提高。在整个切换过程中,开关承受功率高、损耗低、驻波小。实际加工了一个高功率波导单刀多掷开关,给出了实验结果,验证了该设计的可行性。     

Ku波段MEMS微波功率耦合器设计

针对现有的微波功率测量都基于热电偶和二极管等终端器件,功率信号在被检测后无法利用的问题,设计了一个基于微机电(MEMS)射频(RF)并联开关在Ku波段(12.4~18 GHz)应用的微波功率耦合器,包括等效电路、共面波导(CPW)匹配的设计和结构仿真。该耦合器是MEMS微波功率传感器的核心,它利用MEMS膜桥耦合CPW上的微波功率信号,大部分功率信号被检测后都能传至下级电路做进一步处理。为了减小反射损耗和获得宽频带响应,提出了两种优化方法,即凹槽调谐结构设计和补偿电容设计,经过优化设计后的Ku波段MEMS微波功率耦合器的回波损耗(S₁₁)和插入损耗(S₂₁)在中心频率15.2 GHz处分别达到了-42.90 dB和-0.15 dB,显示出耦合器的高隔离度和低损耗。同时在Ku波段,上述参数同中心频率点处的偏差分别为±6.41 dB和±0.04 dB,显示出其宽带特性。     

用于射频领域的MEMS无源LC滤波器设计研究

介绍了一种利用MEMS工艺实现的用于射频领域的无源LC低通滤波器的设计、仿真和制作.该低通滤波器(LPF)采用三阶Chebyshev最少电容原型结构,设计参数为一3dB带宽为3GHz,插入损耗小于2dB.基于MEMS无源元件(电容和电感)的集总物理模型,实现了对LPF实际性能的等效电路仿真,同时进行了版图和结构的验证.利用MEMS工艺实现的低通滤波器,其一3dB带宽和通带内插入损耗分别为2.925GHz和1.2dB(在1GHz下),制作工艺与标准CMOS工艺兼容.     

耦合式 MEMS 微波功率传感器的研究

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在 线式 MEMS 微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。 根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度 的关系,分析对比了耦合度分别为 10% 和 20% 时的微波特性及灵敏度特性差异。 实验结果表明:两种耦合式 MEMS 微波功率 传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式 MEMS 微波功率传感器的插入损耗均大于-1. 5 dB,说 明具有良好的传输性能。 耦合度 10% 的系统灵敏度为 1. 2 mV/ W @ 9 GHz、1. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 0. 8 mV/ W @ 11 GHz,耦合 度 20% 的系统灵敏度为 2. 4 mV/ W @ 9 GHz、2. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 1. 3 mV/ W @ 11 GHz,并具有良好的线性度。 本文对于 MEMS 微波功率传感器研究具有一定的参考价值。     

驱动信号与微波信号物理隔离的RF MEMS开关的研究

针对MEMS开关在宽带应用时遇到的驱动信号与微波信号间的干扰问题,论述了驱动信号与微波信号物理隔离的多种开关的设计,分析了4种结构形式的MEMS开关,使用IntelliSuite○R软件进行开关机电耦合分析。在开关总的结构尺寸确定的前提下,使用ADS/Momentum场分析软件,微调膜桥和梁的结构参数,通过通孔接地实现微带线与CPWG信号的连接,通过驱动电极的结构和连接方式及与微波信号线间隙的调整,实现了MEMS开关整体性能的优化。