具有斜拉梁的串联接触式射频微机电系统开关

为解决悬臂梁结构的射频微机电系统开关在残余应力的作用下会发生翘曲的问题,提出在悬臂梁的顶端引入斜拉梁的方法。使用Al/Au复合桥膜作为射频微机电系统开关的上电极,实现了Au-Au接触,利用BorofloatTM玻璃作为衬底,使用电阻对导通状态下的射频信号与驱动电极旁路进行隔离,使它的射频性能不受驱动电压的影响。测试表明:隔离度在12GHz的频率下,插入损耗和隔离度分别为-0.29dB和-20dB。该射频微机电系统开关适合于DC-X波段的应用。     

具有斜拉梁的串联接触式射频微机电系统开关

为解决悬臂梁结构的射频微机电系统开关在残余应力的作用下会发生翘曲的问题,提出在悬臂梁的顶端引入斜拉梁的方法。使用Al/Au复合桥膜作为射频微机电系统开关的上电极,实现了Au-Au接触,利用BorofloatTM玻璃作为衬底,使用电阻对导通状态下的射频信号与驱动电极旁路进行隔离,使它的射频性能不受驱动电压的影响。测试表明:隔离度在12GHz的频率下,插入损耗和隔离度分别为-0.29dB和-20dB。该射频微机电系统开关适合于DC-X波段的应用。     

转动竖直镜面的微机械光开关

提出并制作了转动竖直微镜的微机械光开关，采用曲线形状的电极设计，有效地减低了悬臂梁驱动器的吸合电压，采用体硅深刻蚀技术结合(110)硅的各向异性腐蚀技术制备了光开关芯片和耦合对准的U形槽和卡簧。芯片经初步封装后进行了电学测试和光学测试，测得吸合电压78．5V，谐振频率2．3kHz，光开关损耗5dB，隔离度45dB。     

介质表面形貌对射频微机械开关隔离度的影响

针对粗糙介质表面造成射频微机械(RF M EM S)开关隔离度衰减的问题,设计了一个双桥电容式RF M EM S开关,分别采用金属A u和A l作为开关的下电极,以S iN作为电容介质制备了样品。微波特性测量表明两种材料开关的隔离度有很大区别。利用原子力显微镜对金属A u和A l上制作的S iN介质层表面进行了测试,表面粗糙度R a值分别为13.050 nm和66.680 nm,分析得到相应的关态电容减少因子分别为0.52和0.15。为获得较好的开关隔离度,介质表面粗糙度须控制在5 nm以下。     

一种高线性度的射频收发开关的设计

基于0.18 μm射频锗硅工艺,提出了一种可广泛应用于无线通信系统的低插入损耗和高线性度的射频开关电路.该电路利用特殊的深N阱工艺、高衬底电阻器件,采用经典的串并联堆叠结构开关电路,实现了低插入损耗和高线性度的目的.测试结果显示:在频率为2.4 GHz下,插入损耗,隔离度和1 dB压缩点分别为-1 dB,- 34 dBm和23 dBm.     

射频微机电并联电容式开关的参数性能分析

射频微电子机械系统RF MEMS开关的高隔离度与低插入损耗特性,同开关自身的结构参数密切相关。为了得到更好的开关性能,在设计过程中有必要对射频MEMS开关的相关参数进行优化。本文用ADS和HFSS仿真设计软件,对射频MEMS并联电容式开关的微波特性进行了分析和仿真,研究了MEMS开关的等效电路参数和结构参数的变化对RF MEMS开关微波特性的影响。仿真结果表明:等效电容参数和MEMS开关桥宽度是影响开关性能的关键参数,当开关的等效电容参数增加20 pF,或MEMS桥的宽度增加40μm时,RF MEMS开关的插入损耗则可能增加10 dB以上。     

高端口隔离度的太赫兹基波上混频器设计

介绍了一种基于IHP 0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,具有高本振（Local Oscillator, LO）/射频（Radio Frequency, RF）及本振/中频（Intermediate Frequency, IF）端口隔离度的太赫兹基波上混频器.该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导（Coplanar Waveguide, CPW）传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,削弱了由该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性.通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露.后仿真结果表明：在2.2 V电源电压下,本振信号为230 GHz,中频信号为2 ~ 12 GHz,该上混频器工作在218 ~ 228 GHz时,LO/RF端口隔离度大于24 dB, LO/IF端口隔离度大于20 dB,转换增益为-4 ~ -3.5 dB.当中频信号为10 GHz时,输出1 dB压缩点为-14.8dBm.电路直流功耗为42.4 mW,芯片的核心面积为0.079 mm2.该上混频器可应用于采用高阶正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）方式的无线发射系统.     

基于微带线的W波段宽带pin管开关

采用微带混合集成工艺设计了一款W波段宽带pin管开关.通过建立pin管的Ansoft HFSS模型,实现了开关整体的精确仿真.分析了开关结构中主传输线特性对隔离度的影响,在此基础上采用高阻抗主传输线有效地提高了开关的隔离度,进而展宽了开关的隔离度带宽.为了获得开关的宽带导通特性,采用行波技术补偿pin管反向偏置时寄生参量的影响.为了验证该设计方法的正确性,对所设计的开关进行了加工、测试.测试结果表明:开关在87~103.5 GHz频率范围内,隔离度大于30 dB;在80~90 GHz频率范围内,开关导通时的插损小于1.2 dB;在90~95GHz频率范围内,开关导通时插损小于1.5 dB.仿真结果与测试结果吻合良好.     

基于RF MEMS开关的移相器设计

传统电子移相器由于损耗问题难以向更高频率发展,射频微机电系统(RF MEMS)技术的出现使其得以替代半导体开关来设计更高频率的移相器.利用具有优异RF性能的串联电阻式RFMEMS开关来进行开关线式移相器设计,通过开关切换不同的信号延迟通路,以实现从0°-180°步进22.5°的相移功能.仿真结果表明,该移相器在5.8 GHz时,插入损耗在-0.3--0.7 dB变化,输入回损低于-20 dB,相移功能正确.     

微电铸及其在MEMS中的应用

研究了微电铸在MEMS结构层制造工艺中的可行性并搭建了微电铸实验系统,通过对不同Watts镍电解液的成分实验得到了一组性能较好的成分配比.通过晶种层材料的实验得出Ti-Cu作为晶种层材料的优点.利用微电铸的方法制作出微机械隧道陀螺仪中的悬臂梁、挡板、驱动电极等,得到了一组比较有价值的电铸参数,并对电铸中存在的问题进行了阐述.实验结果表明,采用方波脉冲电铸能够得到晶粒粗细均匀、硬度和应力符合设计要求的悬臂梁等MEMS结构.     

抗过载片上集成MEMS悬浮螺旋电感

 针对微机电系统(MEMS)悬浮电感机械性能较差问题,设计了一种应用于高过载环境的片上集成MEMS 悬浮螺旋电感。通过采用一种新颖的阶梯式螺旋线圈结构,有效减小了悬浮线圈在高过载环境中的变形与应力。利用ANSYS 和HFSS 软件对设计的电感力学性能和射频性能进行联合仿真。仿真结果表明,采用阶梯式螺旋线圈的MEMS 悬浮电感的抗过载能力比采用等截面线圈的传统MEMS 悬浮电感提高了近3 倍,并且具有相当的射频性能;与增加了支撑柱的等截面MEMS 悬浮电感相比,所设计的MEMS 悬浮电感具有与之相当的力学性能,但是其射频性能明显优于增加了支撑柱的电感。     

新型RF MEMS开关的动态表征

一种基于UV LIGA加工技术的双稳态电磁型RF MEMS开关，由于其结构使用了永磁体单元而使得开关在维持“开”或“关”态时不需要功耗，从而实现低功耗的电磁驱动.利用非接触式Wyko NT1 100光学轮廓仪所附带的动态测量系统（DMEMS），对开关的动态响应进行了测量.测量结果表明开关实现了双稳态驱动，开关实现状态完全切换到位对应的响应时间不到20 μs.     

感性可调MEMS电容性膜开关的微波等效模型分析

通过对感性可调MEMS电容性膜开关等效电路模型的电磁特性分析,建立了开关的“关”态谐振频率选择模型和“开”态阻抗匹配模型.从微波等效电路的角度提出高性能感性可调MEMS电容性膜开关的设计方法,同时给出了基于这两种模型设计X波段MEMS开关的“关”态隔离度与“开”态反射损耗的电路仿真结果,与高频电磁场全波仿真结果吻合较好,具有较高的实际应用价值.     

非硅MEMS惯性开关弹道特性

摘要：针对国内缺乏对MEMS惯性开关弹道特性仿真研究这一问题,利用 ANSYS软件对一种新型非硅MEMS惯性开关进行仿真研究,获得这种惯性开关弹道特性的仿真结果。结果验证了这种新型的非硅MEMS惯性开关具有高可靠性、更灵敏的碰目标响应,可进一步研究其实用价值。     

基于弱环境力微型引信低压驱动固态保险设计

为解决传统机电引信在弱环境力条件下无法实现保险解除及传统固态开关无法实现低压驱动（5~35 V）的问题,提出了基于硅基MEMS加工工艺与电晕放电效应的微型引信固态保险设计.结构采用微米尺度设计思想,实现固态保险与引信控制系统能量与信息联通.通过建立电晕放电数学模型,借助COMSOL等有限元分析方法,完成基于低电压驱动的固态保险控制层设计,并结合实验室静态测试实现控制层平均驱动电压（33.1 V）设计.结合电容放电模式与电学与焦耳热仿真,其中,电容储能指标（10 V,10 μF）.完成执行层在不同电流强度环境下结构设计.借助MEMS加工工艺,最终实现弱环境力微型引信固态保险设计与制备.      

一种频带可调的RF MEMS开关微波滤波器设计

将RF MEMS技术应用于集总模型,设计了一个基于RF MEMS开关控制通频带的微波滤波器。该滤波器的通频带可在3.43 GHz—6.39 GHz和6.81 GHz—10.57 GHz之间切换,等效于一个滤波器实现了两个或者多个滤波器的功能,同时又可充当电路的开关。相对于传统带通滤波器,基于MEMS技术,该滤波器具备便携化、小型化和多功能化等特点,尤其是更易于系统集成。仿真结果还表明,在通频带内传输系数低于-0.5 dB,该滤波器可应用于超高频通讯系统。     

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.     

一种新型的调频同频信号插入器

调频同频信号插入器是有线调频、有线电视信号传输系统上的重要设备。让其实现低功耗、低成本并且接入方便维护简单是一个重要的课题。对此,提出了一种新型的调频同频信号插入器,适用于光纤与同轴电缆相结合的混合网络,可以广泛应用于现有广播电视系统。它主要采用了频率陷波技术,在滤除前端特定频率信号的同时,接入传输与前端同频的本地模拟与数字信号,有效地利用了本地区域内原有的有线广播电视设备。实验表明,该设备对原有线路没有任何干扰,并且能构建一种新颖简洁的调频播出系统模式,相比区域无线调频广播与区域有线共缆广播方式有很大的优势,具有很高的经济与实用价值。