RF MEMS機電性能研究.pdf

1、射頻微機電系統(tǒng)（簡稱RF MEMS)通過機械移動或振動實現(xiàn)了射頻電子器件的功能。在低到中功率應用中，RF MEMS開關(guān)具有比傳統(tǒng)半導體開關(guān)更低的插損、更低的直流功耗和更高的線性度。RF MEMS諧振器具有與晶體諧振器相近的Q值，且更易集成、更抗震。然而，RF MEMS器件也存在某些性能上的劣勢，如電容開關(guān)速度慢、易自激勵，諧振器串聯(lián)動態(tài)電阻太大等。
　　本論文分析了RF MEMS開關(guān)的釋放機理以及諧振器縫隙寬度的等效方式，在此基礎(chǔ)

2、上，尋求提高開關(guān)速度，降低諧振器串聯(lián)動態(tài)電阻的方法。同時，對如何減少分布式MEMS傳輸線（簡稱DMTL)移相器的偏置電壓個數(shù)以及如何提高DMTL開關(guān)隔離度作了探究性研究。主要內(nèi)容為：
　　1.針對RF MEMS開關(guān)釋放時間太長的問題，通過數(shù)學推導得到了釋放時間的解析表達式，提出了用增大阻尼系數(shù)的方法來縮短釋放時間，就其中的兩種方案進行了理論分析和仿真驗證。有限元仿真結(jié)果表明：增設(shè)頂梁結(jié)構(gòu)和調(diào)整驅(qū)動電壓波形均能在不改變原有設(shè)計的情況

3、下增大阻尼，縮短釋放時間。
　　2.針對多位DMTL移相器驅(qū)動電壓過多的問題，通過改變梁的支撐結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了單個驅(qū)動電壓可以控制多個狀態(tài)。相比原有多驅(qū)動電壓方案，單驅(qū)動電壓移相器的相位會發(fā)生微小偏移（<1‰)，考慮工藝影響后這種偏移仍然很?。?1‰）。此移相器僅需一個0~75V的可調(diào)直流電壓控制，具有5個狀態(tài)。
　　3.自激勵現(xiàn)象限制了RF MEMS電容開關(guān)功率處理能力的提高。雖然具有金屬-空氣-金屬（MAM)電容的開關(guān)結(jié)構(gòu)不易

4、發(fā)生自激勵，但是其關(guān)態(tài)隔離度不高。修改MAM電容上極板的彈性系數(shù)后，上極板可以隨開關(guān)梁一同下拉，這種開關(guān)的關(guān)態(tài)隔尚度明顯提聞。此開關(guān)發(fā)生自激勵的功率比原有電容開關(guān)聞18.2~38.9dB(30GHz),隔離度比DMTL開關(guān)高3.15~5.85dB(30GHz)。
　　4.為了克服MEMS工藝加工窄縫隙的困難，通過電極的懸置和靜電力的驅(qū)動，實現(xiàn)了電極的移動，從而縮短了電極-圓盤縫隙，減小了動態(tài)電阻。通過推導有效縫隙寬度使電極移動后的