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橫向熱驅(qū)動(dòng)RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)研究
RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)在防御和通訊系統(tǒng)的天線、可調(diào)濾波器、移相陣列和歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中具有良好的應(yīng)用前景,與傳統(tǒng)的PIN二極管和FET固態(tài)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)相比,其具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。橫向熱驅(qū)動(dòng)MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓低、工藝中還可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)加工的特點(diǎn),是目前RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

橫向熱驅(qū)動(dòng)RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)研究
現(xiàn)階段，RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)研究重點(diǎn)在仿真、設(shè)計(jì)和加工工藝。對(duì)于歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的測(cè)試，較多的關(guān)注于測(cè)試結(jié)果以驗(yàn)證設(shè)計(jì)、改進(jìn)的效果。測(cè)試過(guò)程中測(cè)試條件與外部環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，沒(méi)有引起足夠重視。因此提出本課題研究?jī)?nèi)容。 本課題在已有測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，主要開(kāi)展接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)研究。分析MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而研究其相互影響。重點(diǎn)關(guān)注歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)電壓、閉合與釋放時(shí)間、RF參數(shù)測(cè)試方法和不同溫度下測(cè)試結(jié)果變化。詳細(xì)論述了接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)機(jī)械電學(xué)參數(shù)、RF參數(shù)的測(cè)試方法。將接觸式歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)指標(biāo)與測(cè)試結(jié)果對(duì)比，得到測(cè)試方法的可行性。通過(guò)分析比較測(cè)試結(jié)果，得到不同條件下的歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)試方法可行，滿足接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)參數(shù)的測(cè)試；通過(guò)分析測(cè)試結(jié)果，得到測(cè)試時(shí)不同條件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。為得到歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的溫度特性，在不同溫度下測(cè)試歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。隨著溫度變化，歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)懸臂梁的彈性系數(shù)發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度對(duì)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)指標(biāo)有明顯影響。 論文完成了接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。根據(jù)測(cè)試時(shí)條件變化得到測(cè)試結(jié)果的變化規(guī)律。研究對(duì)接觸式RF-MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)步起到一定支持作用。通過(guò)分析典型靜電驅(qū)動(dòng)RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性,得出靜電驅(qū)動(dòng)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)存在驅(qū)動(dòng)電壓高,工作過(guò)程中容易失效等缺點(diǎn),提出了將熱驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱膨脹原理建立折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)器和V型梁熱驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的一維力學(xué)集總模型;分析了RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的電磁模型;根據(jù)MetalMUMPs電鍍鎳工藝,設(shè)計(jì)了器件的完整版圖。提出了基于折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)器的單刀單擲歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)和基于V型梁熱驅(qū)動(dòng)器的單刀雙擲歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu),利用InliSuit有限元軟件對(duì)這兩種歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行熱-電-機(jī)械耦合分析。仿真結(jié)果顯示,折疊U型梁熱驅(qū)動(dòng)單刀單擲歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓為1V,V型梁熱驅(qū)動(dòng)單刀雙擲歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓為0.3V。然后,利用Ansoft HFSS電磁仿真軟件對(duì)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的電磁特性進(jìn)行模擬,。

橫向熱驅(qū)動(dòng)RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)研究
模擬分析結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的熱驅(qū)動(dòng)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)具有很低的驅(qū)動(dòng)電壓,電磁性能良好,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。本項(xiàng)目的研究將為橫向熱驅(qū)動(dòng)RF MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析提供很好的理論基礎(chǔ)和模擬結(jié)果,并利用相關(guān)工藝制作出器件樣品,通過(guò)下一步的測(cè)試實(shí)驗(yàn),為將MEMS歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)應(yīng)用于射頻移相陣列或可調(diào)濾波器等射頻前端電路的研究奠定基礎(chǔ)。