低驅動電壓并聯(lián)電容式RF MEMS開關設計與優(yōu)化.pdf

1、MEMS微波開關是利用MEMS技術形成的新的射頻電路元件，與傳統(tǒng)的半導體開關器件相比具有插入損耗低、隔離度大、線性度好等優(yōu)點，研究MEMS微波開關對雷達系統(tǒng)和通信設備中的射頻（RF）結構具有重要現(xiàn)實意義。 本文著重研究應用于Ku波段和K波段的并聯(lián)電容式RFMEMS開關，使用Ansys和Ansofthfss軟件對開關進行仿真分析，優(yōu)化開關結構。本文以保證開關的射頻性能為前提，以降低開關的驅動電壓為目的，對開關結構進行優(yōu)化設計。

2、 本文首先分析RFMEMS開關的工作原理，總結開關設計的要點，在深入研究共面波導（CPW）影響因素的基礎上，進行共面波導設計，將特性阻抗匹配到50Ω。本文建立了開關在靜電力作用下的力學模型，分析兩端固支梁的彈性系數(shù)，分析了四種傳統(tǒng)的開關結構，設計出一種新型RFMEMS開關。使用ANSYS軟件對所設計的開關進行機電耦合仿真分析，進行了固支結構、曲折梁和開孔的優(yōu)化設計。通過固支結構分析，總結了固支結構各個尺寸對開關變形的影響，合理地分配

3、固支結構的尺寸，優(yōu)化了開關的結構；通過曲折梁分析，總結了曲折梁各個尺寸對開關變形的影響，并據(jù)此優(yōu)化了開關的結構；通過開孔分析，認為開孔對開關變形具有較大影響，得到了開關開孔設計的基本規(guī)則。最后，使用Ansofthfss軟件對開關進行全波電磁場分析，分析了介質層對開關射頻性能的影響，發(fā)現(xiàn)使用薄介質層能提高開關的隔離度，使用高介電材料的介質能提高RFMEMS開關在低頻段的隔離度，對開關進行了射頻性能優(yōu)化。 本文設計的RFMEMS開關