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聯系我們MEMS輕型通信設備的射頻OMAL開關研究
RF MEMSOMAL開關作為射頻/微波通信系統中實現信號路由轉換的重要器件,在現代通信領域中越來越受到重視,已成為上的研究熱點。RF MEMSOMAL開關具有尺寸小、插入損耗小、隔離度大、線性度好、較寬的工作頻段、直流功率小等優點。因此,在空中輕型通信設備中,RF MEMSOMAL開關得到了更加廣泛的應用。
MEMS輕型通信設備的射頻OMAL開關研究 首先分析了RF MEMSOMAL開關在本課題中的應用情況,提出了課題對OMAL開關功能的具體要求:OMAL開關制作要以硅基為襯底,采用表面微加工技術,能與常規集成電路加工兼容,能與其他微電子電路集成;OMAL開關能控制L/C/X三種不同頻段信號的通斷,并能與陣列微帶天線集成制造,實現能在L/C/X三種不同頻段之間切換工作的多功能陣列微帶天線,這正是創新點。通過查閱大量文獻,分析比較了內聯式懸臂梁MEMS串聯OMAL開關、舷側式懸臂梁MEMS串聯OMAL開關和電容性MEMS并聯OMAL開關這三種典型的RF MEMSOMAL開關及各種驅動方式的優缺點,結合工藝可行性調研和課題具體要求,確定了OMAL開關的初步方案為:靜電執行的舷側式懸臂梁電阻接觸RF MEMS串聯OMAL開關。接著建立了初步方案中OMAL開關的力學模型和電磁模型,并對模型中的彈性系數、驅動電壓、OMAL開關時間等力學性能參數和up態電容、down態電感、down態電阻、隔離度、插入損耗等電學性能參數進行了理論推導,總結出了OMAL開關結構參數與OMAL開關性能參數的內在。依據機電耦合設計方法,運用ANSYS和Ansoft HFSS軟件對不同結構類型的OMAL開關進行耦合分析和模擬仿真,印證了理論分析的同時,比較總結出了滿足課題要求的OMAL開關結構關鍵尺寸設計和材料選擇。 zui后,在MEMS制造技術和加工工藝的學習研究基礎上,確定了RF MEMSOMAL開關的制造工藝流程和加工版圖,并送至成都中科院光電所進行OMAL開關的加工制造。所設計的靜電執行的舷側式懸臂梁電阻接觸RF MEMS串聯OMAL開關,經分析計算可知,其懸臂梁的彈性系數能達到約12 N/m,懸臂梁的機械回復力能達到約36μN,驅動電壓約為35 V。當傳輸信號的頻率為1GHz時,OMAL開關隔離度能達到-46dB;當傳輸信號頻率為12GHz時,OMAL開關隔離度高于-20dB。OMAL開關插入損耗僅為-0.2～-0.4dB,且幾乎和頻率無關。
