橫向熱驅(qū)動(dòng)RF MEMS開關(guān)研究.pdf

1、RF MEMS開關(guān)在防御和通訊系統(tǒng)的天線、可調(diào)濾波器、移相陣列和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中具有良好的應(yīng)用前景，與傳統(tǒng)的PIN二極管和FET固態(tài)開關(guān)相比，其具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。橫向熱驅(qū)動(dòng)MEMS開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓低、工藝中還可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)加工的特點(diǎn)，是目前RF MEMS開關(guān)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　本文通過(guò)分析典型靜電驅(qū)動(dòng)RF MEMS開關(guān)的靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，得出靜電驅(qū)動(dòng)開關(guān)存在驅(qū)動(dòng)電壓高，工作過(guò)程中容易失效

2、等缺點(diǎn)，提出了將熱驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于RF MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱膨脹原理建立折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)器和V型梁熱驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的一維力學(xué)集總模型；分析了RF MEMS開關(guān)的電磁模型；根據(jù)MetalMUMPs電鍍鎳工藝，設(shè)計(jì)了器件的完整版圖。
　　提出了基于折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)器的單刀單擲開關(guān)結(jié)構(gòu)和基于V型梁熱驅(qū)動(dòng)器的單刀雙擲開關(guān)結(jié)構(gòu)，利用IntelliSuit有限元軟件對(duì)這兩種開關(guān)進(jìn)行熱－電－機(jī)械耦合分析。仿真結(jié)果顯示，折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)單刀單擲開關(guān)

3、的驅(qū)動(dòng)電壓為1V，V型梁熱驅(qū)動(dòng)單刀雙擲開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓為0.3V。然后，利用Ansoft HFSS電磁仿真軟件對(duì)開關(guān)的電磁特性進(jìn)行模擬，單刀單擲開關(guān)的插入損耗為-0.5dB@5GHz，隔離度為-31dB@5GHz，回波損耗為-17dB@5GHz；單刀雙擲開關(guān)的插入損耗為-3dB@2GHz，隔離度為-55.3dB@2GHz，回波損耗為-10.2dB@2GHz。
　　模擬分析結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的熱驅(qū)動(dòng)開關(guān)具有很低的驅(qū)動(dòng)電壓，電磁性能良好