低驅(qū)動(dòng)電壓RF MEMS電容開關(guān)的設(shè)計(jì).pdf

1、RF MEMS開關(guān)是微波信號(hào)變換的關(guān)鍵器件之一，與傳統(tǒng)的FET場(chǎng)效應(yīng)管和PIN二極管開關(guān)相比，具有低插入損耗和能量損耗、高隔離度以及能夠與現(xiàn)有的微波毫米波電路進(jìn)行單片集成等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的關(guān)注。目前RF MEMS開關(guān)存在驅(qū)動(dòng)電壓高等方面不足，國(guó)內(nèi)外正致力于研究降低開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓的方法。本文應(yīng)用有限元分析軟件Intellisuite和CST設(shè)計(jì)三種RF MEMS電容開關(guān)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其靜態(tài)力學(xué)性能和微波特性進(jìn)行了研究。 本文設(shè)計(jì)了

2、鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)及多驅(qū)動(dòng)電極結(jié)構(gòu)電容開關(guān)，驅(qū)動(dòng)電壓分別為8V和7V，與普通電容開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓14V相比明顯降低。仿真結(jié)果表明，多驅(qū)動(dòng)電極和鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)可有效降低開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓，多驅(qū)動(dòng)電極結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、可靠性好及抗震動(dòng)性好等方面優(yōu)勢(shì)。 仿真結(jié)果表明，膜橋材料和尺寸對(duì)鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)RF MEMS電容開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓有顯著影響，相同尺寸Au膜開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓比Al膜的驅(qū)動(dòng)電壓高；在Al膜橋結(jié)構(gòu)中，寬度相同時(shí)，長(zhǎng)度增加，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓減小。本文選擇楊氏

3、模量較小的Al膜作為上電極材料，結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)為長(zhǎng)280μm，寬160μm。 本文設(shè)計(jì)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)RF MEMS電容開關(guān)，可降低插入損耗，提高隔離度。在9GHz～16GHz頻率范圍內(nèi)，隔離度大于20dB，在諧振頻率15GHz處隔離度最大，達(dá)到35dB；在OGHz～15GHz頻率范圍內(nèi)，插入損耗小于ldB，具有良好微波特性。 本文所設(shè)計(jì)的三種RF MEMS電容開關(guān)結(jié)構(gòu)合理，可顯著降低驅(qū)動(dòng)電壓和插入損耗，提高隔離度，研究成果為新