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橫向熱驅動RF MEMS歐瑪爾OMAL開關研究
RF MEMS歐瑪爾OMAL開關在防御和通訊系統的天線、可調濾波器、移相陣列和歐瑪爾OMAL開關網絡中具有良好的應用前景,與傳統的PIN二極管和FET固態歐瑪爾OMAL開關相比,其具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等優點。橫向熱驅動MEMS歐瑪爾OMAL開關具有結構簡單、驅動電壓低、工藝中還可以實現同時加工的特點,是目前RF MEMS歐瑪爾OMAL開關研究的一個熱點。

橫向熱驅動RF MEMS歐瑪爾OMAL開關研究
現階段，RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關研究重點在仿真、設計和加工工藝。對于歐瑪爾OMAL開關的測試，較多的關注于測試結果以驗證設計、改進的效果。測試過程中測試條件與外部環境對測量結果的影響，沒有引起足夠重視。因此提出本課題研究內容。 本課題在已有測試方法的基礎上，主要開展接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關測試與實驗研究。分析MEMS歐瑪爾OMAL開關技術參數建立數學模型，進而研究其相互影響。重點關注歐瑪爾OMAL開關電壓、閉合與釋放時間、RF參數測試方法和不同溫度下測試結果變化。詳細論述了接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關機械電學參數、RF參數的測試方法。將接觸式歐瑪爾OMAL開關技術指標與測試結果對比，得到測試方法的可行性。通過分析比較測試結果，得到不同條件下的歐瑪爾OMAL開關參數的變化規律。實驗結果表明，測試方法可行，滿足接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關參數的測試；通過分析測試結果，得到測試時不同條件對測試結果的影響。為得到歐瑪爾OMAL開關的溫度特性，在不同溫度下測試歐瑪爾OMAL開關的技術指標。隨著溫度變化，歐瑪爾OMAL開關懸臂梁的彈性系數發生改變。實驗結果表明，測試時環境溫度對歐瑪爾OMAL開關技術指標有明顯影響。 論文完成了接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關技術指標的測試方法。根據測試時條件變化得到測試結果的變化規律。研究對接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開關技術進步起到一定支持作用。通過分析典型靜電驅動RF MEMS歐瑪爾OMAL開關的靜態力學特性和動態力學特性,得出靜電驅動歐瑪爾OMAL開關存在驅動電壓高,工作過程中容易失效等缺點,提出了將熱驅動器應用于RF MEMS歐瑪爾OMAL開關的結構。根據熱膨脹原理建立折疊U型梁熱驅動器和V型梁熱驅動器結構的一維力學集總模型;分析了RF MEMS歐瑪爾OMAL開關的電磁模型;根據MetalMUMPs電鍍鎳工藝,設計了器件的完整版圖。提出了基于折疊U型梁熱驅動器的單刀單擲歐瑪爾OMAL開關結構和基于V型梁熱驅動器的單刀雙擲歐瑪爾OMAL開關結構,利用InliSuit有限元軟件對這兩種歐瑪爾OMAL開關進行熱-電-機械耦合分析。仿真結果顯示,折疊U型梁熱驅動單刀單擲歐瑪爾OMAL開關的驅動電壓為1V,V型梁熱驅動單刀雙擲歐瑪爾OMAL開關的驅動電壓為0.3V。然后,利用Ansoft HFSS電磁仿真軟件對歐瑪爾OMAL開關的電磁特性進行模擬,。

橫向熱驅動RF MEMS歐瑪爾OMAL開關研究
模擬分析結果表明,設計的熱驅動歐瑪爾OMAL開關具有很低的驅動電壓,電磁性能良好,達到了預期目標。本項目的研究將為橫向熱驅動RF MEMS歐瑪爾OMAL開關的結構設計和力學分析提供很好的理論基礎和模擬結果,并利用相關工藝制作出器件樣品,通過下一步的測試實驗,為將MEMS歐瑪爾OMAL開關應用于射頻移相陣列或可調濾波器等射頻前端電路的研究奠定基礎。