電容式MEMS微波功率傳感器的研究.pdf

1、在當(dāng)今的微波通信研究領(lǐng)域,通訊系統(tǒng)需要重量輕、體積小、功耗小和高集成度的電子器件。RF MEMS提供了一類新的器件和元件,這些器件相對(duì)于傳統(tǒng)的器件(半導(dǎo)體器件)有更優(yōu)越的微波性能,從而更好地提高了系統(tǒng)的性能。MEMS微波功率傳感器作為微波通信器件中的一個(gè)重要的成員,在功率檢測(cè)以及大系統(tǒng)的應(yīng)用中具有很重要的作用?，F(xiàn)今大部分檢測(cè)RF信號(hào)功率的技術(shù)都是基于終端器件的(如微卡路里計(jì)、測(cè)輻射熱儀和電熱調(diào)節(jié)裝置),功率在測(cè)量后都會(huì)損失,而且動(dòng)態(tài)范圍

2、有限,弛豫時(shí)間長(zhǎng)。電容式MEMS微波功率傳感器是通過測(cè)量信號(hào)線和膜橋上由于微波信號(hào)等效靜電力作用帶來(lái)的平板電容值的變化從而間接的檢測(cè)信號(hào)線上的微波功率,所以其具有寬帶測(cè)量和低微波功率損耗的特點(diǎn)。
　　 本文就針對(duì)寬頻率范圍、低的插入損耗和反射損耗、高的功率處理能力、可以轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的電容式MEMS微波功率傳感器進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括:
　　 (1)在原先的電磁學(xué)模型和靜電力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,建立了固支梁電容式MEMS微波

3、功率傳感器的系統(tǒng)級(jí)宏模型。運(yùn)用仿真軟件Coventor對(duì)固支梁電容式MEMS功率傳感器進(jìn)行pull-in電壓和電容值的仿真,并將Coventor仿真結(jié)果與系統(tǒng)級(jí)宏模型的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,修正了系統(tǒng)級(jí)宏模型。
　　 (2)對(duì)固支梁和懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器的共面波導(dǎo)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)進(jìn)行了漸變處理,使其微波性能更加優(yōu)越,而且也更利于在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的制備和使用。
　　 (3)在固支梁和懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器

4、的理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,對(duì)固支梁和懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(梁的長(zhǎng)度和寬度、CPW補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和寬度)進(jìn)行了HFSS軟件仿真和研究,使其具有寬頻帶、低的回波損耗和反射損耗、較大的功率處理能力。
　　 (4)在現(xiàn)有的GaAs MMIC工藝基礎(chǔ)上,對(duì)電容式MEMS微波功率傳感器進(jìn)行了工藝以及版圖設(shè)計(jì),主要對(duì)測(cè)試用引線布局和工藝穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 (5)對(duì)GaAs MMIC工藝條件下制備出來(lái)的電容式

5、MEMS微波功率傳感器進(jìn)行了微波性能和電容值的測(cè)量。在8-12GHz范圍內(nèi),固支梁電容式MEMS微波功率傳感器的插入損耗小于0.306dB,反射損耗小于-26.691dB;懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器的插入損耗小于0.265dB,反射損耗小于-25.154dB。固支梁電容式MEMS微波功率傳感器的pull-in電壓在23V左右,懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器的pull-in電壓在20V左右。
　　 本文對(duì)電容式MEMS