RF MEMS開關(guān)的設(shè)計與制作.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)在20世紀晚期的進步，已使得設(shè)計和制造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。隨著獨立襯底的MEMS開關(guān)研究的深入，已在性能和價格兩個方面取得驚人的進步，MEMS的微波器件及系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)在市場上。 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)力造成的變形問題；開關(guān)的機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)力不足引起的觸點粘連的問題。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)點和缺點，在國內(nèi)首先提出了基于單晶硅的扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)的開關(guān)，對于單晶硅的扭擺結(jié)構(gòu)作了模態(tài)的分析，并且對其靜力學(xué)和動力學(xué)特性作了相應(yīng)的理論建模，為開關(guān)的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 2.論文提出了設(shè)計基于單晶硅扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)的兩種不同驅(qū)動方式的開關(guān)：靜電驅(qū)動開關(guān)和電磁驅(qū)動開關(guān)。對于靜電驅(qū)動開關(guān)采用扭轉(zhuǎn)擺結(jié)構(gòu)可以降低其驅(qū)動電壓，設(shè)計

3、的開關(guān)驅(qū)動電壓小于5V，克服傳統(tǒng)開關(guān)回復(fù)力不足而造成的觸點粘結(jié)問題。電磁驅(qū)動開關(guān)采用雙線圈的推拉式驅(qū)動，可以降低驅(qū)動電流降低功耗，同時保證比較大的驅(qū)動力(大于25μN)。論文同時對于開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化作了詳細的討論，并對于其電學(xué)特性作了分析，設(shè)計優(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)動開關(guān)在40GHz時，隔離度優(yōu)于-20dB，電磁驅(qū)動開關(guān)在40GHz時，隔離度優(yōu)于-40dB。 3.論文設(shè)計了