RF MEMS開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)在20世紀(jì)晚期的進(jìn)步，已使得設(shè)計(jì)和制造RF MEMS開關(guān)成為可能。與半導(dǎo)體開關(guān)相比，MEMS開關(guān)的損耗低、隔離度高和功率處理能力強(qiáng)。隨著獨(dú)立襯底的MEMS開關(guān)研究的深入，已在性能和價(jià)格兩個(gè)方面取得驚人的進(jìn)步，MEMS的微波器件及系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。 本論文提出了基于單晶硅梁的扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)RF MEMS開關(guān)。開關(guān)的梁采用無(wú)應(yīng)力的單晶硅制作，可以解決開關(guān)中由于殘余應(yīng)力造成的變形問(wèn)題；開關(guān)的機(jī)械部分是一種翹板結(jié)構(gòu)(即扭

2、轉(zhuǎn)擺)，可以解決傳統(tǒng)開關(guān)的回復(fù)力不足引起的觸點(diǎn)粘連的問(wèn)題。論文的主要工作有： 1.論文首先分析了現(xiàn)有的開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)首先提出了基于單晶硅的扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)的開關(guān)，對(duì)于單晶硅的扭擺結(jié)構(gòu)作了模態(tài)的分析，并且對(duì)其靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性作了相應(yīng)的理論建模，為開關(guān)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 2.論文提出了設(shè)計(jì)基于單晶硅扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)的兩種不同驅(qū)動(dòng)方式的開關(guān)：靜電驅(qū)動(dòng)開關(guān)和電磁驅(qū)動(dòng)開關(guān)。對(duì)于靜電驅(qū)動(dòng)開關(guān)采用扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)可以降低其驅(qū)動(dòng)電壓，設(shè)計(jì)

3、的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓小于5V，克服傳統(tǒng)開關(guān)回復(fù)力不足而造成的觸點(diǎn)粘結(jié)問(wèn)題。電磁驅(qū)動(dòng)開關(guān)采用雙線圈的推拉式驅(qū)動(dòng)，可以降低驅(qū)動(dòng)電流降低功耗，同時(shí)保證比較大的驅(qū)動(dòng)力(大于25μN(yùn))。論文同時(shí)對(duì)于開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化作了詳細(xì)的討論，并對(duì)于其電學(xué)特性作了分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化了共面波導(dǎo)傳輸線，利用Ansoft HFSS仿真開關(guān)的微波特性，靜電驅(qū)動(dòng)開關(guān)在40GHz時(shí)，隔離度優(yōu)于-20dB，電磁驅(qū)動(dòng)開關(guān)在40GHz時(shí)，隔離度優(yōu)于-40dB。 3.論文設(shè)計(jì)了