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射频微机电系统(RFMEMS)器件以其优良的微波特性,以及多功能、低功耗、线性和低成本等优点,正成为近年来无线通信领域的研究热点,RFMEMS开关是通信系统中的关键器件之一。
本文主要作了三方面的工作。首先,采用MEMS开关微波等效电路的概念及分析方法,建立了感性可调MEMS电容性膜开关的“关”态谐振频率选择模型和“开”态阻抗匹配模型,推导出关于“开”态阻抗匹配与“关”态谐振频率的统一公式,并对X波段MEMS电容性膜开关做了具体分析。
其次,基于以上模型,论述了宽带双膜桥开关的设计原理及实现。通过T形与π形的“开”态阻抗匹配,显著地降低了开关的反射损耗。通过“关”态谐振频率的控制,在开关的频响阻带内产生两个传输零点,明显提高了开关的带宽,并保持了其高隔离度特性,而且有一定程度的小型化。
最后,介绍了MEMS器件的多物理耦合场仿真的方法与理论,在综述了国内外常用的一些建立宏模型的方法与理论的基础上,利用新型的网格划分的方法,建立了VHDL语言描述的MEMS开关宏模型,并给出其电场—磁场耦合的模拟仿真结果,在MEMS器件的多物理耦合场协同仿真及MEMSCAD方面做了探索与尝试。