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靜電驅(qū)動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關(guān)設(shè)計(jì)
MEMS微波OMAL開關(guān)是利用MEMS技術(shù)形成的新的射頻電路元件，與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體OMAL開關(guān)器件相比具有插入損耗低、隔離度大、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，對MEMS微波OMAL開關(guān)的研究將對現(xiàn)有雷達(dá)和通信中射頻(RF)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的影響。

靜電驅(qū)動MEMS微波歐瑪爾OMAL開關(guān)設(shè)計(jì)
在1979年就由Petersen提出了在硅上制作的微機(jī)械懸臂式OMAL開關(guān)，很多研究者報(bào)道了研究的微機(jī)械OMAL開關(guān)，但是由于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的研究與發(fā)展很大程度上受到現(xiàn)有工藝手段和水平的限制，另外MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，許多方面的的科學(xué)問題需要研究，特別是射頻MEMS器件的設(shè)計(jì)工具不成熟。經(jīng)過多年的發(fā)展，許多高頻MEMSOMAL開關(guān)已經(jīng)開發(fā)出來，如旋轉(zhuǎn)傳輸線式OMAL開關(guān)、砷化鎵襯底上表面微機(jī)械OMAL開關(guān)、電容性膜OMAL開關(guān)等等。由于這些OMAL開關(guān)的穩(wěn)定性、OMAL開關(guān)時(shí)間以及壽命等問題，很多MEMSOMAL開關(guān)還處于研究階段，沒有大量的用于實(shí)際電路中。對現(xiàn)有典型的MEMSOMAL開關(guān)做了分析，針對這些MEMSOMAL開關(guān)設(shè)計(jì)中的一些優(yōu)點(diǎn)和不足，提出了一種比較新穎的OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)——扭轉(zhuǎn)臂膜OMAL開關(guān)，為現(xiàn)在MEMSOMAL開關(guān)的研究設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。對提出的這種OMAL開關(guān)進(jìn)行了理論分析和工藝可行性論證，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對該OMAL開關(guān)建立有限元模型進(jìn)行了機(jī)電耦合分析、微機(jī)械結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、全波電磁場仿真分析，根據(jù)分析的結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)了幾種OMAL開關(guān)尺寸的加工版圖進(jìn)行加工。對本設(shè)計(jì)的OMAL開關(guān)計(jì)算機(jī)仿真分析表明：由于利用扭轉(zhuǎn)板和杠桿的原理，該OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)在比較小的驅(qū)動電壓下能獲得較大的位移，OMAL開關(guān)閉合時(shí)驅(qū)動電壓＜10V。在0GHz-15GHz頻率范圍內(nèi)插入損耗小于0.25 dB，8GHz-13GHz頻率范圍，隔離度大于20dB。由于現(xiàn)有電容性膜OMAL開關(guān)直流電壓直接加于信號線上，本設(shè)計(jì)解決了這種情況引起的絕緣介質(zhì)容易被擊穿的問題。 加工出了實(shí)驗(yàn)樣品，本加工工藝用于微波MEMSOMAL開關(guān)的加工在現(xiàn)有的研究中還尚未使用。加工結(jié)果表明，工藝是可行的。

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對實(shí)驗(yàn)樣品的測試也驗(yàn)證了這種方案的可行性，隨著MEMS新的研究手段和較高的微細(xì)加工水平的提高，基于本原理的OMAL開關(guān)的研究也會取得比較理想的結(jié)果。通過MEMS微波OMAL開關(guān)的設(shè)計(jì)與仿真課題，對MEMS研究的現(xiàn)狀和發(fā)展前景有一定的認(rèn)識，了解了RF MEMS器件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與要點(diǎn)，初步掌握RF MEMS器件設(shè)計(jì)的一般方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段。