横向热驱动RF MEMS开关研究

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RF MEMS开关在防御和通讯系统的天线、可调滤波器、移相阵列和开关网络中具有良好的应用前景，与传统的PIN二极管和FET固态开关相比，其具有尺寸小、隔离度高、插入损耗低、功耗低等优点。横向热驱动MEMS开关具有结构简单、驱动电压低、工艺中还可以实现同时加工的特点，是目前RF MEMS开关研究的一个热点。
　　本文通过分析典型静电驱动RF MEMS开关的静态力学特性和动态力学特性，得出静电驱动开关存在驱动电压高，工作过程中容易失效等缺点，提出了将热驱动器应用于RF MEMS开关的结构。根据热膨胀原理建立折叠U型梁热驱动器和V型梁热驱动器结构的一维力学集总模型；分析了RF MEMS开关的电磁模型；根据MetalMUMPs电镀镍工艺，设计了器件的完整版图。
　　提出了基于折叠U型梁热驱动器的单刀单掷开关结构和基于V型梁热驱动器的单刀双掷开关结构，利用IntelliSuit有限元软件对这两种开关进行热－电－机械耦合分析。仿真结果显示，折叠U型梁热驱动单刀单掷开关的驱动电压为1V，V型梁热驱动单刀双掷开关的驱动电压为0.3V。然后，利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对开关的电磁特性进行模拟，单刀单掷开关的插入损耗为-0.5dB@5GHz，隔离度为-31dB@5GHz，回波损耗为-17dB@5GHz；单刀双掷开关的插入损耗为-3dB@2GHz，隔离度为-55.3dB@2GHz，回波损耗为-10.2dB@2GHz。
　　模拟分析结果表明，本文设计的热驱动开关具有很低的驱动电压，电磁性能良好，达到了预期目标。本项目的研究将为横向热驱动RF MEMS开关的结构设计和力学分析提供很好的理论基础和模拟结果，并利用相关工艺制作出器件样品，通过下一步的测试实验，为将MEMS开关应用于射频移相阵列或可调滤波器等射频前端电路的研究奠定基础。

著录项

作者
饶青;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名于奇;
年度 2009
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类移相器、铁氧体移相器;
关键词
横向热驱动; RF MEMS开关; 结构设计; 力学分析;

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