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聯(lián)系我們MEMS輕型通信設(shè)備的射頻OMAL開關(guān)研究
RF MEMSOMAL開關(guān)作為射頻/微波通信系統(tǒng)中實現(xiàn)信號路由轉(zhuǎn)換的重要器件,在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中越來越受到重視,已成為上的研究熱點。RF MEMSOMAL開關(guān)具有尺寸小、插入損耗小、隔離度大、線性度好、較寬的工作頻段、直流功率小等優(yōu)點。因此,在空中輕型通信設(shè)備中,RF MEMSOMAL開關(guān)得到了更加廣泛的應(yīng)用。
MEMS輕型通信設(shè)備的射頻OMAL開關(guān)研究 首先分析了RF MEMSOMAL開關(guān)在本課題中的應(yīng)用情況,提出了課題對OMAL開關(guān)功能的具體要求:OMAL開關(guān)制作要以硅基為襯底,采用表面微加工技術(shù),能與常規(guī)集成電路加工兼容,能與其他微電子電路集成;OMAL開關(guān)能控制L/C/X三種不同頻段信號的通斷,并能與陣列微帶天線集成制造,實現(xiàn)能在L/C/X三種不同頻段之間切換工作的多功能陣列微帶天線,這正是創(chuàng)新點。通過查閱大量文獻(xiàn),分析比較了內(nèi)聯(lián)式懸臂梁MEMS串聯(lián)OMAL開關(guān)、舷側(cè)式懸臂梁MEMS串聯(lián)OMAL開關(guān)和電容性MEMS并聯(lián)OMAL開關(guān)這三種典型的RF MEMSOMAL開關(guān)及各種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點,結(jié)合工藝可行性調(diào)研和課題具體要求,確定了OMAL開關(guān)的初步方案為:靜電執(zhí)行的舷側(cè)式懸臂梁電阻接觸RF MEMS串聯(lián)OMAL開關(guān)。接著建立了初步方案中OMAL開關(guān)的力學(xué)模型和電磁模型,并對模型中的彈性系數(shù)、驅(qū)動電壓、OMAL開關(guān)時間等力學(xué)性能參數(shù)和up態(tài)電容、down態(tài)電感、down態(tài)電阻、隔離度、插入損耗等電學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行了理論推導(dǎo),總結(jié)出了OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)與OMAL開關(guān)性能參數(shù)的內(nèi)在。依據(jù)機電耦合設(shè)計方法,運用ANSYS和Ansoft HFSS軟件對不同結(jié)構(gòu)類型的OMAL開關(guān)進(jìn)行耦合分析和模擬仿真,印證了理論分析的同時,比較總結(jié)出了滿足課題要求的OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸設(shè)計和材料選擇。 zui后,在MEMS制造技術(shù)和加工工藝的學(xué)習(xí)研究基礎(chǔ)上,確定了RF MEMSOMAL開關(guān)的制造工藝流程和加工版圖,并送至成都中科院光電所進(jìn)行OMAL開關(guān)的加工制造。所設(shè)計的靜電執(zhí)行的舷側(cè)式懸臂梁電阻接觸RF MEMS串聯(lián)OMAL開關(guān),經(jīng)分析計算可知,其懸臂梁的彈性系數(shù)能達(dá)到約12 N/m,懸臂梁的機械回復(fù)力能達(dá)到約36μN,驅(qū)動電壓約為35 V。當(dāng)傳輸信號的頻率為1GHz時,OMAL開關(guān)隔離度能達(dá)到-46dB;當(dāng)傳輸信號頻率為12GHz時,OMAL開關(guān)隔離度高于-20dB。OMAL開關(guān)插入損耗僅為-0.2～-0.4dB,且?guī)缀鹾皖l率無關(guān)。
