電容式RF MEMS并聯(lián)開關的電磁干擾研究.pdf

1、由于射頻MEMS器件能夠滿足通訊領域中系統(tǒng)小型化、高可靠及低成本的需求，并且具有加強系統(tǒng)穩(wěn)定性和減少功耗方面的優(yōu)勢，因此射頻MEMS器件在收發(fā)端網(wǎng)絡的應用中極有競爭力，有望為無線電接收機的前端提供高性能開關和濾波器，為發(fā)射機功放輸出端制備出高質(zhì)量的片上匹配網(wǎng)絡。目前在射頻領域中運用的MEMS器件主要有微機械開關、微機械電感、可變電容、微機械諧振器、振蕩器及濾波器等。 射頻MEMS開關是重要的射頻MEMS器件，一些RF MEMS開

2、關已經(jīng)應用于部分微波系統(tǒng)的前端電路、數(shù)字電容器組和移相網(wǎng)絡。但是RF MEMS開關要得到廣泛的應用，還有很多的問題需要解決，還需要深入研究其各方面的性能。研究射頻MEMS開關在開關過程中對信號的電磁干擾可提高射頻MEMS開關的可靠性和穩(wěn)定性，改進射頻MEMS開關的設計，有利于構建可靠性和集成度更高的電路系統(tǒng)。本文從以下幾個方面對射頻MEMS開關的電磁干擾開展了研究。 首先是在大量文獻調(diào)研的基礎上，總結了射頻MEMS開關的研究現(xiàn)狀

3、與進展，列舉了目前主要射頻MEMS開關的結構，比較了各種結構的優(yōu)缺點，選擇了典型的射頻MEMS開關：電容式并聯(lián)RF．MEMS并聯(lián)開關作為研究的主要對象，并討論了電容式并聯(lián)RF：MEMS開關的結構及各項性能參數(shù)。相對于其它MEMS開關，電容式MEMS并聯(lián)開關適用于較高的頻率(5-100GHz)。 其次對電容式射頻MEMS并聯(lián)開關的電磁場進行了詳盡的討論和推導，對射頻開關電磁干擾的特性和產(chǎn)生過程進行了說明。闡述了對射頻MEMS開關產(chǎn)

4、生的電磁干擾進行分析的必要性以及射頻MEMS開關對波導中正常傳播的高頻信號進行干擾的原因和方式。接著深入研究了開關在開啟過程中的動態(tài)特性及開關的開啟時間，討論了開關的各種尺寸對開關動態(tài)特性的影響并進行了模擬分析。因為開關的動態(tài)特性跟開關在開啟過程中變化的電磁場緊密相關，開關對信號的干擾是由開關在開啟過程中變化的電磁場產(chǎn)生的。 然后對射頻MEMS開關在不同工作狀態(tài)下的電磁模型進行了分析，通過對開關電容在充電過程、膜橋運動過程、開關