新型双驱动RF MEMS开关机电特性分析

发布时间：2017-05-29 16:02

  本文关键词：新型双驱动RF MEMS开关机电特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：RF MEMS开关作为MEMS器件的重要组成元素,主要应用于移相器、滤波器、可变电容器、谐振器等射频领域中。目前RF MEMS开关存在驱动电压高、传输功率小、闭合时间长、可靠性差等问题。本文提出了一种新型双驱动、双平衡、信号电极同驱动电极分离的RF MEMS开关。论文主要包括以下内容:1.根据RF MEMS开关的静电驱动原理和MEMS加工技术,提出了一种新型双驱动RF MEMS开关模型。2.建立RF MEMS开关静力学方程,采用数值方法求解,得到驱动电压与梁结构的变形量的关系,结果显示,要达到膜桥开关最大变形量3μm,所需的最小临界驱动电压为26V。3.建立RF MEMS开关动力学方程,并采用数值方法求解,分析了不同尺寸参数对开关闭合时间的影响,得到结论:驱动电压为26V时,开关闭合时间为31.5μs,闭合时间随驱动电压的增大而减小;膜桥速度和加速度可以分别增加到104m/s和108m/s2。膜桥厚度大于1μm时,膜桥开关不能闭合;膜桥开关宽度与开关动态运动特性无关;不同材料的膜桥开关对其运动特性影响较大,闭合时间AlAuSiSiC。4.利用Ansoft HFSS软件对RF MEMS开关进行电磁特性分析,优化了介电层材料及结构尺寸。得到结论:介电层厚度越薄,开关隔离度射频性能越好,且对关态隔离度影响较大,对开态插损影响较小,优化后的介电层厚度为0.1μm;选择高介电常数的介电层材料可以有效提高开关射频性能;开关的最终性能为30GHz时,开关隔离度为-32dB,插损为-0.16dB。
【关键词】：RF MEMS 动态特性 静电驱动
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 RF MEMS开关研究背景及意义15-16
• 1.2 RF MEMS开关分类16-17
• 1.3 RF MEMS开关研究现状17-23
• 1.3.1 电容式RF MEMS开关17-19
• 1.3.2 欧姆接触式RF MEMS开关19-23
• 1.4 RF MEMS开关的应用23-24
• 1.5 研究的目的与意义24
• 1.6 论文主要研究内容24-27
• 第二章 双驱动RF MEMS开关建模27-35
• 2.1 RF MEMS开关模型结构27-28
• 2.2 RF MEMS开关设计原理分析28-31
• 2.2.1 无限大平行板电极静电力计算29-30
• 2.2.2 挠曲微梁电极静电力计算30-31
• 2.3 RF MEMS开关的材料选取与结构参数31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 双驱动RF MEMS开关动力学分析35-55
• 3.1 膜桥结构的受力分析及计算35-37
• 3.2 RF MEMS开关求解算法分析37-41
• 3.3 横向载荷作用微梁的仿真分析41-42
• 3.4 RF MEMS开关动力分析42-48
• 3.4.1 时变分布载荷下膜桥的振动响应42-45
• 3.4.2 静电驱动微梁的动态响应45-48
• 3.5 RF MEMS开关膜桥动态响应仿真分析与优化48-53
• 3.5.1 不同电压下膜桥动态响应48-51
• 3.5.2 不同结构参数下膜桥动态响应51-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 RF MEMS开关电磁特性分析与优化55-65
• 4.1 RF MEMS开关射频性能参数55-56
• 4.1.1 RF MEMS开关隔离度55
• 4.1.2 RF MEMS开关的插入损耗55-56
• 4.1.3 RF MEMS开关电容比56
• 4.2 RF MEMS开关电磁场分析流程56-57
• 4.3 RF MEMS开关模型简化57-58
• 4.4 RF MEMS开关电磁特性优化58-63
• 4.4.1 介电层厚度对RF MEMS射频性能的影响60-61
• 4.4.2 介质层材料对开关射频性能的影晌61-63
• 4.5 RF MEMS开关器件性能对比63-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-73
• 作者简介73-74

【共引文献】

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1 顾晓春,王康金;Ku波段电调衰减器模块研究[J];半导体技术;2000年04期

2 魏福立;宽频带、高镜像抑制度混频器[J];半导体技术;2001年02期

3 李丽;李明武;;一种大功率介质双工器的研制[J];半导体技术;2009年06期

4 袁慧超;高燕宇;;低相噪毫米波源的研制[J];半导体技术;2009年09期

5 吴小帅;张强;陈宏江;;微波倍频器的设计与研制[J];半导体技术;2010年02期

6 李群春;;一种超宽带2路0°功率分配器的设计方法[J];半导体技术;2010年08期

7 李群春;王乔楠;;微波混合集成电路的ESD设计[J];半导体技术;2010年09期

8 王立发;杨瑞霞;吴景峰;贾英茜;;宽带pin二极管单刀双掷开关的设计与实现[J];半导体技术;2011年03期

9 高长征;;2～18GHz宽带ALC放大器[J];半导体技术;2011年11期

10 陈志宏;王抗旱;;采用幅度均衡器的宽带毫米波低噪声放大器[J];半导体技术;2012年05期

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1 王志刚;微波毫米波前端中的LTCC技术研究[D];电子科技大学;2010年

2 杨林颖;铁氧体非互易器件新结构及其特性研究[D];电子科技大学;2011年

3 王昕;移动终端多天线及其性能的研究[D];清华大学;2010年

4 盛怀茂;汽车防撞毫米波FMCW雷达前端集成关键技术研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2002年

5 石艳玲;硅基微波共平面波导传输特性及其在微波移相器中的应用研究[D];华东师范大学;2002年

6 刘钊;微波神经网络技术研究[D];天津大学;2004年

7 李九生;光纤型行波调制器理论分析与设计探讨[D];天津大学;2004年

8 赵辉;叠加合成非线性放大16QAM高速调制技术的研究[D];中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）;2006年

9 陈宇晓;超快电脉冲瞬态取样理论、方法和实验研究[D];电子科技大学;2006年

10 张国华;谐振型微波光子晶体电磁特性研究及其在天线中的应用[D];国防科学技术大学;2005年

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1 赵广瑞;方向回溯天线设计技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 李磊;超高频RFID读写器天线设计技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 谭士杰;基于C波段电调滤波器仿真设计及软件控制技术研究[D];电子科技大学;2010年

4 王凯;X波段倍频器研究与设计[D];电子科技大学;2010年

5 徐粒栗;微波上下变频组件研究[D];电子科技大学;2010年

6 林燕海;Ka/C波段上/下变频组件研究[D];电子科技大学;2011年

7 蔡中恒;U波段混频技术研究[D];电子科技大学;2011年

8 李艳江;陶瓷基微波带通滤波器的设计与制作[D];电子科技大学;2011年

9 赵博韬;Ka波段LTCC组件关键技术研究[D];电子科技大学;2011年

10 张培;基于复合左右手传输线微波带通滤波器的研究[D];西安工业大学;2011年

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本文编号：405186