RF MEMS开关与MAM电容性能测试与分析

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RF MEMS开关是最早应用的RF MEMS器件,也是构成其它器件,例如可变电容、滤波器、移相器、振荡器和可重构天线等的基础。因为其在高频下仍然具有高隔离度、低插入损耗、高Q值、高线性度、低静态功耗等优点,所以在雷达、电子对抗、通信等领域具有广泛的应用前景。而可调谐射频电路往往需要具有很好的精度和很大的调谐范围。可变电容器因为结构简单,易于制造,而被经常使用。MAM电容更因为易于精确控制电容大小而且Q值高,在RF MEMS可调谐电路中被广泛应用。   首先,本文对RF MEMS开关、MAM电容以及它们的研究进展做了简要介绍。详细阐述了静电驱动并联式开关的结构、参数、存在的问题、电学与力学模型分析,给出了本项目组设计的开关类型及其尺寸。接着,本文描述了本项目组采用硅/玻璃键合体硅工艺完成的MEMS开关和MAM电容的加工制作,重点介绍了开关桥膜硅层的减薄工艺。实验研究了干法刻蚀和湿法腐蚀两种硅层减薄工艺,获得了相应的RF MEMS开关及MAM样品。然后,本文对所加工RF MEMS开关和MAM电容结构进行了较全面的形貌测试,以综合评价了加工工艺效果。并对MEMS开关的力学和微波性能进行了初步测试和分析。通过测试发现,开关的驱动电压一般在27V左右。随着桥梁长度的增大,驱动电压减小;而桥梁宽度的变化,对驱动电压无明显影响。开关的插入损耗很小,0~20GHz频率范围内一般不超过0.15dB。最后,本文通过Ansoft Maxwell软件模拟仿真,对MAM电容实际结构各部分对电容的影响进行了分析;测量了MAM电容值,并结合模拟仿真值,分析验证了MAM电容精确设计的可行性,评价了干法刻蚀与湿法腐蚀对电容准确性的影响。
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