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上海申思特自動化設備有限公司

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靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
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更新時間:2016-12-06 11:31:16瀏覽次數:856

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【簡單介紹】
靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
MEMS微波OMAL開關是利用MEMS技術形成的新的射頻電路元件,與傳統的半導體OMAL開關器件相比具有插入損耗低、隔離度大、線性度好等優點,對MEMS微波OMAL開關的研究將對現有雷達和通信中射頻(RF)結構產生重大的影響。
【詳細說明】

靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
MEMS微波OMAL開關是利用MEMS技術形成的新的射頻電路元件,與傳統的半導體OMAL開關器件相比具有插入損耗低、隔離度大、線性度好等優點,對MEMS微波OMAL開關的研究將對現有雷達和通信中射頻(RF)結構產生重大的影響。

靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
在1979年就由Petersen提出了在硅上制作的微機械懸臂式OMAL開關,很多研究者報道了研究的微機械OMAL開關,但是由于微機電系統(MEMS)器件的研究與發展很大程度上受到現有工藝手段和水平的限制,另外MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域,許多方面的的科學問題需要研究,特別是射頻MEMS器件的設計工具不成熟。經過多年的發展,許多高頻MEMSOMAL開關已經開發出來,如旋轉傳輸線式OMAL開關、砷化鎵襯底上表面微機械OMAL開關、電容性膜OMAL開關等等。由于這些OMAL開關的穩定性、OMAL開關時間以及壽命等問題,很多MEMSOMAL開關還處于研究階段,沒有大量的用于實際電路中。對現有典型的MEMSOMAL開關做了分析,針對這些MEMSOMAL開關設計中的一些優點和不足,提出了一種比較新穎的OMAL開關結構——扭轉臂膜OMAL開關,為現在MEMSOMAL開關的研究設計提供了一種新的思路。對提出的這種OMAL開關進行了理論分析和工藝可行性論證,同時利用計算機輔助設計軟件對該OMAL開關建立有限元模型進行了機電耦合分析、微機械結構模態分析、全波電磁場仿真分析,根據分析的結果優化設計了幾種OMAL開關尺寸的加工版圖進行加工。對本設計的OMAL開關計算機仿真分析表明:由于利用扭轉板和杠桿的原理,該OMAL開關結構在比較小的驅動電壓下能獲得較大的位移,OMAL開關閉合時驅動電壓<10V。在0GHz-15GHz頻率范圍內插入損耗小于0.25 dB,8GHz-13GHz頻率范圍,隔離度大于20dB。由于現有電容性膜OMAL開關直流電壓直接加于信號線上,本設計解決了這種情況引起的絕緣介質容易被擊穿的問題。 加工出了實驗樣品,本加工工藝用于微波MEMSOMAL開關的加工在現有的研究中還尚未使用。加工結果表明,工藝是可行的。

靜電驅動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關設計
對實驗樣品的測試也驗證了這種方案的可行性,隨著MEMS新的研究手段和較高的微細加工水平的提高,基于本原理的OMAL開關的研究也會取得比較理想的結果。通過MEMS微波OMAL開關的設計與仿真課題,對MEMS研究的現狀和發展前景有一定的認識,了解了RF MEMS器件設計的難點與要點,初步掌握RF MEMS器件設計的一般方法和計算機輔助設計手段。



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