MEMS-钱远鹏-2015140303

1、MEMS开关姓名：钱远鹏姓名：钱远鹏学号：学号：20151403031About RF MEMSAbout RF MEMS RF MEMS 所谓RFMEMS是用MEMS技术加工的RF产品。 优点优点 价格便宜、体积小、重量轻、可靠性高 可以进行圆片级生产、产品批量化 可望实现和MMIC的高度集成，使制作集信息的采集、处理、传输、处理和执行于一体的系统集成芯片（SOC）成为可能。About RF MEMSAbout RF MEMS RF MEMS 分类分类 无源MEMS：其结构无可动零件 有源MEMS：有可动结构，在电应力作用下，可动零件会发生形变或移动 RFMEMS基础元件基础元件 可变电容器

2、 RFMEMS开关 MEMS电感器 MEMS谐振器 MEMS滤波器 About RF MEMSAbout RF MEMS RF MEMS 应用领域应用领域 射频电路、机械结构或传导器件 相控阵天线、X波段的移相器、微波功率计、 基于MEMS的自适应重构天线 基于MEMS的调频跳变天线 RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH RF MEMS SWITCH RFMEMS开关是用MEMS技术形成的新型电路元件。 分类分类 悬臂梁 膜桥 扭转摆种 优点优点 与传统半导体开关器件和RF开关相比具有：插入损耗低、隔离度好、控制电路能耗低、工作频带宽、功率大等优点。5RF MEMS SWI

3、TCHRF MEMS SWITCH DC-20GHz射频射频MEMS开关开关 国内首只研制成功的宽带射频MEMS开关。 工作原理工作原理 开关为一薄金属膜桥组成的桥式结构，形成一个单刀单掷并联设置的金属-绝缘体-金属接触。开关通过上下电极之间的静电力进行控制，其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容。 测试结果测试结果 在“开”态下DC-20GHz带宽的插入损耗小于0.69dB 在“关”态下：在14-18GHz时隔离大于13dB，在18-20GHz时隔离大于16dB6RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 悬臂梁开关悬臂梁开关 工作原理 图(a)表示开关断开，此时处于“of

4、f”态，传输线与接触点之间信号被阻断。当在上下电极加驱动电压时，受到静电力的作用接触点与传输线接触，使开关达到如图(b)所示的“on”态，此时开关导通，信号可以通过。 缺点 悬臂梁开关回复力不足、触点容易粘连7RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 翘板式开关翘板式开关 工作原理 此结构在梁的两端蒸发出下电极和接触区，然后采用厚镀膜镀金工艺电镀上电极和传输线形成共面波导传输线，保证信号不被干扰。 上电极通过锚区固定在基板上，当在上下电极之间加驱动电压时，可动梁在上下电极板间受到静电力的作用上拉使得接触区与传输线闭合，开关导通；此时去除驱动电压并在另一端上下电极之间加驱动电压，

5、使得可动梁下拉使得接触点与传输线断开，开关断开8RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 翘板式开关翘板式开关 优点 采用无应力单晶硅梁作为开关的可动部分，利用单晶硅优良的机械特性解决薄膜应力变形的弱点，从结构上解决了开关回复力可调的难题。 采用翘板式的结构使得接触点和传输线间距增大为初始间距的2倍，得到同样的隔离度可允许驱动电极有更小的间距，从而得到较低的驱动电压 利用翘板的结构解决了单臂梁回复力不足的问题，是开关寿命大大增加9RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 膜桥开关（电容式并联膜）膜桥开关（电容式并联膜） 工作原理 上电极与地电极电气相连，下电极亦

6、是信号电极。当在上下电极间施加控制电压时，上下电极之间的电场力使梁向下移动，由于上下电极之间的电容剧烈变化，从而实现信号的通断控制。 当控制电压超过某一特定的电压时，梁开始加速往下直至到达空气间隙底部，与下电极完全接触，梁的位移达到最大值10RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 膜桥开关（电容式并联膜）膜桥开关（电容式并联膜） 优点 和电阻式悬臂梁开关相比，由于在结构中引入绝缘介质层，所以大幅度地减小了静摩擦力的影响开关工作稳定。 由于膜开关是电容耦合，这就消除了悬臂梁开关中接触电阻随开关次数的增多而逐渐增大的缺点。11RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 扭转摆开关扭转摆开关 工作原理 当加上一个偏置电压时，金属膜和电极间的静电力将金属膜片紧紧吸合在绝缘层上形成一个电容值很大的电容，从而将高频信号从信号线耦合至地线而短路，微波信号处于“断”态。 当在金属膜片上加上静电场后，金属膜片开始向下移动，使缝隙间距减小，直至接触到底板，从而开关处于“开”态。12RF MEMS SWITCHRF MEMS SWITCH 扭转摆开关扭转摆开关 优点 虽然与传统的RF-MEMS开关相比，基于扭转摆RF-MEMS的本征频率有所降低，但仍能保证RF-MEMS开关的正常工作，不易受到外界振动干扰。 采用扭转机制，可以有效的降低RF-MEMS开