低驅(qū)動(dòng)電壓并聯(lián)電容式RF MEMS開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf_第1頁(yè)
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1、MEMS微波開(kāi)關(guān)是利用MEMS技術(shù)形成的新的射頻電路元件,與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件相比具有插入損耗低、隔離度大、線性度好等優(yōu)點(diǎn),研究MEMS微波開(kāi)關(guān)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)和通信設(shè)備中的射頻(RF)結(jié)構(gòu)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。 本文著重研究應(yīng)用于Ku波段和K波段的并聯(lián)電容式RFMEMS開(kāi)關(guān),使用Ansys和Ansofthfss軟件對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行仿真分析,優(yōu)化開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。本文以保證開(kāi)關(guān)的射頻性能為前提,以降低開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓為目的,對(duì)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2、 本文首先分析RFMEMS開(kāi)關(guān)的工作原理,總結(jié)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的要點(diǎn),在深入研究共面波導(dǎo)(CPW)影響因素的基礎(chǔ)上,進(jìn)行共面波導(dǎo)設(shè)計(jì),將特性阻抗匹配到50Ω。本文建立了開(kāi)關(guān)在靜電力作用下的力學(xué)模型,分析兩端固支梁的彈性系數(shù),分析了四種傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出一種新型RFMEMS開(kāi)關(guān)。使用ANSYS軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行機(jī)電耦合仿真分析,進(jìn)行了固支結(jié)構(gòu)、曲折梁和開(kāi)孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)固支結(jié)構(gòu)分析,總結(jié)了固支結(jié)構(gòu)各個(gè)尺寸對(duì)開(kāi)關(guān)變形的影響,合理地分配

3、固支結(jié)構(gòu)的尺寸,優(yōu)化了開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu);通過(guò)曲折梁分析,總結(jié)了曲折梁各個(gè)尺寸對(duì)開(kāi)關(guān)變形的影響,并據(jù)此優(yōu)化了開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu);通過(guò)開(kāi)孔分析,認(rèn)為開(kāi)孔對(duì)開(kāi)關(guān)變形具有較大影響,得到了開(kāi)關(guān)開(kāi)孔設(shè)計(jì)的基本規(guī)則。最后,使用Ansofthfss軟件對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行全波電磁場(chǎng)分析,分析了介質(zhì)層對(duì)開(kāi)關(guān)射頻性能的影響,發(fā)現(xiàn)使用薄介質(zhì)層能提高開(kāi)關(guān)的隔離度,使用高介電材料的介質(zhì)能提高RFMEMS開(kāi)關(guān)在低頻段的隔離度,對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行了射頻性能優(yōu)化。 本文設(shè)計(jì)的RFMEMS開(kāi)關(guān)

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