射頻MEMS單刀雙擲膜開關(guān)的研究.pdf

1、單刀雙擲開關(guān)廣泛應(yīng)用于T/R組件中的信號路由、相控陣天線中的開關(guān)線型移相器和寬帶調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)中。通常將PIN二極管和MESFET管等固態(tài)器件集成于單刀雙擲開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中來實(shí)現(xiàn)單刀雙擲功能。本文提出利用射頻微機(jī)械開關(guān)和微波傳輸線技術(shù)設(shè)計(jì)一種新的MEMS單刀雙擲開關(guān)，它既具有射頻微機(jī)械(RF MEMS)開關(guān)插入損耗和回波損耗低、隔離度高、能量處理能力大、線性度好、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，同時也便于集成制造，降低成本。根據(jù)所采用的微波傳輸線不同，本文設(shè)計(jì)了兩種

2、類型MEMS單刀雙擲開關(guān)：共面波導(dǎo)型和微帶線型。 所設(shè)計(jì)的共面波導(dǎo)型MEMS單刀雙擲開關(guān)是由對稱的兩個共面波導(dǎo)型MEMs膜開關(guān)、T型或Y型分支結(jié)構(gòu)以及兩段1/4波長共面波導(dǎo)構(gòu)成。其中單刀單擲MEMS膜開關(guān)采用交直流分離的結(jié)構(gòu)，即在膜的下方信號線兩側(cè)各增加一個額外的驅(qū)動電極，使得驅(qū)動電壓不必加在信號線上，因此便于分別控制兩個膜開關(guān)來實(shí)現(xiàn)單刀雙擲功能。本文提出的微帶線型MEMS單刀雙擲膜開關(guān)由對稱的兩個微帶線型/共面波導(dǎo)型MEMS膜

3、開關(guān)、T型或Y型分支結(jié)構(gòu)以及兩段1/4波長微帶線構(gòu)成。 對MEMS單刀雙擲開關(guān)主要根據(jù)導(dǎo)通開關(guān)的插入損耗、隔離開關(guān)的隔離度以及整個開關(guān)的反射損耗這三個指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的工作頻段為Ku波段，利用ADS和HFSS軟件對開關(guān)進(jìn)行了電路級和結(jié)構(gòu)級的S參數(shù)模擬分析，模擬結(jié)果證明了設(shè)計(jì)的可行性。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國電子科技集團(tuán)55所的工藝條件，對本文的MEMS單刀雙擲膜開關(guān)進(jìn)行了工藝和版圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了幾組可以對比的結(jié)構(gòu)

4、以及測試結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了微波性能的測量。測量結(jié)果表明，共面波導(dǎo)型T形分支blEMS單刀雙擲膜開關(guān)諧振點(diǎn)在14GHz處，該處回波損耗為-18dB，導(dǎo)通開關(guān)的插入損耗為-0.6dB，隔離開關(guān)的隔離度為-18dB；共面波導(dǎo)型Y形分支MEMS單刀雙擲膜開關(guān)諧振點(diǎn)在15GHz處，該處的同波損耗達(dá)到-35dB，隔離開關(guān)的隔離度為-30dB，導(dǎo)通開關(guān)的插入損耗為-0.6dB。 本文所設(shè)計(jì)的MEMS單刀雙擲開關(guān)工藝與GaAsMMIC工藝完全兼容。