電容式RF MEMS并聯(lián)開關(guān)的電磁干擾研究.pdf

1、由于射頻MEMS器件能夠滿足通訊領(lǐng)域中系統(tǒng)小型化、高可靠及低成本的需求，并且具有加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和減少功耗方面的優(yōu)勢，因此射頻MEMS器件在收發(fā)端網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中極有競爭力，有望為無線電接收機(jī)的前端提供高性能開關(guān)和濾波器，為發(fā)射機(jī)功放輸出端制備出高質(zhì)量的片上匹配網(wǎng)絡(luò)。目前在射頻領(lǐng)域中運(yùn)用的MEMS器件主要有微機(jī)械開關(guān)、微機(jī)械電感、可變電容、微機(jī)械諧振器、振蕩器及濾波器等。 射頻MEMS開關(guān)是重要的射頻MEMS器件，一些RF MEMS開

2、關(guān)已經(jīng)應(yīng)用于部分微波系統(tǒng)的前端電路、數(shù)字電容器組和移相網(wǎng)絡(luò)。但是RF MEMS開關(guān)要得到廣泛的應(yīng)用，還有很多的問題需要解決，還需要深入研究其各方面的性能。研究射頻MEMS開關(guān)在開關(guān)過程中對信號的電磁干擾可提高射頻MEMS開關(guān)的可靠性和穩(wěn)定性，改進(jìn)射頻MEMS開關(guān)的設(shè)計(jì)，有利于構(gòu)建可靠性和集成度更高的電路系統(tǒng)。本文從以下幾個方面對射頻MEMS開關(guān)的電磁干擾開展了研究。 首先是在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)了射頻MEMS開關(guān)的研究現(xiàn)狀

3、與進(jìn)展，列舉了目前主要射頻MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)，比較了各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了典型的射頻MEMS開關(guān)：電容式并聯(lián)RF．MEMS并聯(lián)開關(guān)作為研究的主要對象，并討論了電容式并聯(lián)RF：MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)性能參數(shù)。相對于其它MEMS開關(guān)，電容式MEMS并聯(lián)開關(guān)適用于較高的頻率(5-100GHz)。 其次對電容式射頻MEMS并聯(lián)開關(guān)的電磁場進(jìn)行了詳盡的討論和推導(dǎo)，對射頻開關(guān)電磁干擾的特性和產(chǎn)生過程進(jìn)行了說明。闡述了對射頻MEMS開關(guān)產(chǎn)

4、生的電磁干擾進(jìn)行分析的必要性以及射頻MEMS開關(guān)對波導(dǎo)中正常傳播的高頻信號進(jìn)行干擾的原因和方式。接著深入研究了開關(guān)在開啟過程中的動態(tài)特性及開關(guān)的開啟時間，討論了開關(guān)的各種尺寸對開關(guān)動態(tài)特性的影響并進(jìn)行了模擬分析。因?yàn)殚_關(guān)的動態(tài)特性跟開關(guān)在開啟過程中變化的電磁場緊密相關(guān)，開關(guān)對信號的干擾是由開關(guān)在開啟過程中變化的電磁場產(chǎn)生的。 然后對射頻MEMS開關(guān)在不同工作狀態(tài)下的電磁模型進(jìn)行了分析，通過對開關(guān)電容在充電過程、膜橋運(yùn)動過程、開關(guān)