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重要的成員,在功率檢測以及大系統(tǒng)的應(yīng)用中具有很重要的作用。現(xiàn)今大部分檢測RF信號功率的技術(shù)都是基于終端器件的(如微卡路里計、測輻射熱儀和電熱調(diào)節(jié)裝置),功率在測量后都會損失,而且動態(tài)范圍

2、有限,弛豫時間長。電容式MEMS微波功率傳感器是通過測量信號線和膜橋上由于微波信號等效靜電力作用帶來的平板電容值的變化從而間接的檢測信號線上的微波功率,所以其具有寬帶測量和低微波功率損耗的特點。
　　 本文就針對寬頻率范圍、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)級宏模型。運用仿真軟件Coventor對固支梁電容式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)級宏模型的理論計算結(jié)果進(jìn)行對比分析,修正了系統(tǒng)級宏模型。
　　 (2)對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,而且也更利于在實際應(yīng)用時的制備和使用。
　　 (3)在固支梁和懸臂梁電容式MEMS微波功率傳感器

4、的理論計算的基礎(chǔ)上,對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)(梁的長度和寬度、CPW補償結(jié)構(gòu)的長度和寬度)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,對電容式MEMS微波功率傳感器進(jìn)行了工藝以及版圖設(shè)計,主要對測試用引線布局和工藝穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 (5)對GaAs MMIC工藝條件下制備出來的電容式

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。
　　 本文對電容式MEMS