橫向熱驅動RF MEMS開關研究.pdf

1、RF MEMS開關在防御和通訊系統(tǒng)的天線、可調濾波器、移相陣列和開關網絡中具有良好的應用前景，與傳統(tǒng)的PIN二極管和FET固態(tài)開關相比，其具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等優(yōu)點。橫向熱驅動MEMS開關具有結構簡單、驅動電壓低、工藝中還可以實現同時加工的特點，是目前RF MEMS開關研究的一個熱點。
　　本文通過分析典型靜電驅動RF MEMS開關的靜態(tài)力學特性和動態(tài)力學特性，得出靜電驅動開關存在驅動電壓高，工作過程中容易失效

2、等缺點，提出了將熱驅動器應用于RF MEMS開關的結構。根據熱膨脹原理建立折疊U型梁熱驅動器和V型梁熱驅動器結構的一維力學集總模型；分析了RF MEMS開關的電磁模型；根據MetalMUMPs電鍍鎳工藝，設計了器件的完整版圖。
　　提出了基于折疊U型梁熱驅動器的單刀單擲開關結構和基于V型梁熱驅動器的單刀雙擲開關結構，利用IntelliSuit有限元軟件對這兩種開關進行熱－電－機械耦合分析。仿真結果顯示，折疊U型梁熱驅動單刀單擲開關

3、的驅動電壓為1V，V型梁熱驅動單刀雙擲開關的驅動電壓為0.3V。然后，利用Ansoft HFSS電磁仿真軟件對開關的電磁特性進行模擬，單刀單擲開關的插入損耗為-0.5dB@5GHz，隔離度為-31dB@5GHz，回波損耗為-17dB@5GHz；單刀雙擲開關的插入損耗為-3dB@2GHz，隔離度為-55.3dB@2GHz，回波損耗為-10.2dB@2GHz。
　　模擬分析結果表明，本文設計的熱驅動開關具有很低的驅動電壓，電磁性能良好