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随着无线通讯技术的快速发展,通讯频率的不断提高,针对应用于射频和微波领域的电子器件的研究也成为电子通讯行业关注的焦点,由于RF MEMS器件具有线性度高、损耗低等诸多特点,因此受到了射频和微波领域的广泛关注,其中RF MEMS开关,因其具有低插入损耗、高隔离度、高线性度和低功耗等特点,尤其成为替代砷化镓场效应管和p-i-n二极管等传统射频和微波开关的首选器件。目前为止,绝大部分射频和微波开关都是制造于例如硅和砷化镓之类的半导体衬底上,而制造于半导体衬底上的MEMS器件成本很高并且需要与其它芯片进行微组装封装才能实现完整的功能。研究发现液晶聚合物(LCP)具有低吸水性、低介质损耗和低成本等特点,所以能够在得到优良性能的同时实现较低的成本。并且其本身可作为封装材料具有多层封装能力,所以易于实现系统级集成封装从而实现较小的体积。另外,LCP的柔性特征使得基于LCP衬底的MEMS器件和射频电路能够非常适用于对于装配空间要求高的以及可穿戴的设备等应用之中。本文主要针对基于柔性衬底(LCP)的具有宽频带、高隔离度和低插入损耗的RF MEMS开关设计制备以及衬底弯曲对开关机械性能的影响进行了开拓性研究。这里对RF MEMS开关原理、分类、研究现状和基本概念进行了调研,并在此基础上完成了以下工作:1.通过分析相关资料研究了RF MEMS开关的基本原理和设计理论并且结合各种驱动机制,确定了所要设计的RF MEMS开关的结构。本文提出了基于LCP材料工艺的两种RFMEMS开关:一种是纵向驱动的静电开关,并对衬底弯曲对于其机械性能的影响做了理论分析;另一种是横向驱动的热开关,主要考虑到横向驱动结构对衬底弯曲的不敏感特性。2.根据对于开关机械性能和微波性能的设计指标要求,本文对开关的机械结构和微波结构进行了仿真和优化。对于开关的的微波结构,为了实现高隔离度和低插入损耗,对静电驱动开关的膜桥和传输线进行优化设计,以减小耦合电容:对热驱动开关的悬臂梁信号线结构进行了优化设计,同时采用HFSS电磁仿真软件对上述微波结构进行仿真和优化。对于开关的机械结构,为了使静电驱动开关能有较小的驱动电压,采用弹簧连接结构的膜桥以减小双端固支膜桥的等效弹簧系数;为了使热驱动开关能有较大的驱动位移,对V型梁热驱动器进行优化设计,采用多根V形梁并联,并运用杠杆驱动原理,同时采用ANSYS有限元仿真软件,对上述开关的机械结构进行仿真和优化。3.本文对设计的两种RF MEMS开关进行了制备,并采用安捷伦N5244A矢量网络分析仪和Cascade探针台等测试设备对制备结果进行了测试,测试结果显示静电开关驱动电压为22V,在DC~20GHz频段内插入损耗优于-0.6dB,回波损耗优于-16dB,隔离度优于-15dB。热开关驱动电流为0.8A,在DC~10GHz频段内插入损耗优于-1.5dB,回波损耗优于-10dB,隔离度优于-30dB。衬底弯曲实验显示制备的静电开关膜桥中心为下陷状态,其驱动电压会随着衬底弯曲程度的增大而先增大后减小,这与理论符合良好。RF MEMS开关应用于可重构微波系统或模块中,可显著减小体积。基于LCP柔性衬底的微波模块可应用于对安装空间要求高的和可穿戴的设备中。由于LCP的低成本和良好的微波性能,基于LCP衬底的器件和模块将在民用领域有较大的潜力。