低激励电压微波MEMS开关的理论分析与仿真

低激励电压微波MEMS开关的理论分析与仿真

一、低激励电压微波MEMS开关的理论分析和仿真(论文文献综述)

孙俊峰[1](2019)在《RF MEMS器件及其集成技术研究》文中认为射频微机电系统(RF MEMS)是MEMS技术的一个重要分支,也是一项可以对未来射频系统产生重大影响的技术。经过多年的发展,RF MEMS技术取得长足进步,然而其产业化并非一帆风顺,相比集成电路等技术发展还有一定差距,这主要受MEMS器件可靠性低、工艺独特而通用性差、不易与其他系统集成等因素影响,所以研究高可靠性RF MEMS器件以及集成技术具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于国内现有的工艺能力,以RF MEMS开关为切入点,开展高温度稳定性RF MEMS开关、多开关集成的MEMS数控衰减器、RF MEMS开关驱动电路、IC-MEMS单片集成等方面技术研究,取得了多项研究成果。基于表面牺牲层工艺设计制作出一种具有高温度稳定性的直接接触式RF MEMS开关。该开关采用热弯曲固支梁结构,减小温度和应力对开关下拉电压的影响;采用高阻驱动线,实现微波信号与控制信号的隔离;利用辅助图形减小电镀图形失真,解决高深宽比梁的制作难题。测试结果显示,室温下开关在DC20GHz频段内隔离度>25dB、插损<0.45dB,同时开关下拉电压随温度变化率约为-160mV/℃。采用表面牺牲层工艺设计制作出基于RF MEMS开关的DC20GHz三位数控衰减器,衰减范围035dB,步进5dB;该衰减器的信号传输采用共面波导结构,电阻衰减网络采用T型薄膜电阻结构,RF MEMS开关采用带有三个触点的DC接触式悬臂梁结构,并对称放置在电阻衰减网络上下两侧,使得衰减器开关数量最少、结构紧凑。测试结果显示,衰减器在DC20GHz范围内80V开关驱动电压下可实现八个不同衰减态,不同衰减量下带内平坦度<±5%,衰减器插损<1.7dB,各衰减态下端口驻波比<1.65。由于采用RF MEMS开关和薄膜电阻衰减网络,衰减器具有更小尺寸、更高线性度、更低插入损耗和功耗。基于200V SOI BCD工艺设计并实现了RF MEMS开关驱动电路芯片,电路通过采用Cockcroft-Walton电荷泵结构和沟槽(Trench)工艺,优化版图布局布线,选择高阻硅载片等一系列措施,解决了电荷泵电路中晶体管衬底偏置和电容电压过高导致击穿的问题,同时减小了衬底寄生效应,大大提高了电路性能。测试结果显示,芯片在57V电源电压下可分别获得6281V电压输出。通过与RF MEMS开关联合测试,成功实现了6V电压驱动70V下拉电压的RF MEMS开关,芯片功耗为1.78mW。采用类似Post-CMOS集成方法实现RF MEMS开关与IC高压驱动芯片的单片集成,面积约为3.2mm2。研究了RF MEMS开关和IC高压驱动芯片单片集成技术,包括RF MEMS开关与驱动电路一体化设计技术,以及IC-MEMS工艺兼容技术。通过优化高压驱动芯片的布局布线,提高芯片表面平整度,满足MEMS工艺要求;通过选择高阻硅载片,不仅改善驱动电路性能,也提高了RF MEMS开关的射频性能;通过选择合理MEMS工艺减小对IC芯片影响,提高工艺兼容性。测试结果显示,驱动电路在7V电源电压下向RF MEMS开关提供了81V驱动电压,集成实现的RF MEMS开关在DC20GHz范围内插损<1.4dB,端口回波损耗<-19dB,隔离度>18dB。

黄裕霖[2](2019)在《射频微机电等效模型提取及应用研究》文中研究指明等效模型作为工程研究中一种提炼内在规律,简化描述实际物理现象的工具,在微机电系统这种三维、微尺度、多物理效应混合的复杂系统中具有极其重要的研究价值。借助微机电等效模型的研究,可以详细了解微器件在不同研究层面上的工作机理,更快更好地仿真计算该器件的工作特性。通常在提出了合理的等效模型后,还需通过拟合器件性能曲线等方法提取等效模型的各个参数。得到模型参数后就可以应用该等效模型快速优化设计所需的微机电系统。全文首先简要介绍了微机电系统的定义和分类,进而引入本文讨论的核心射频微机电系统,包括压电声表面波器件、压电体声波器件、静电致动微器件等等,描述了它们在射频通信系统中的重要作用及工作原理。接着介绍了研究射频微机电系统的几种不同层面的模型,如应用于电路层面的MBVD模型,应用于器件内部的COM唯象模型以及适用于各层面的有限元模型,并阐述了各模型的优缺点。之后回顾了近年来相关领域对压电滤波器、压电谐振器、静电MEMS开关的研究工作,为本文的研究工作提供了借鉴与启发。对于电路层面的压电滤波器设计,采用MBVD等效模型最为有效。本文首先研究了从已知压电谐振器性能曲线出发提取MBVD模型参数的方法。其次利用该模型设计了一种多模式压电带通滤波器,并结合商用巴伦等效电路模型设计了一种共模抑制电路,大大提高了滤波器性能,实现了插入损耗小于1.8 dB,1.1GHz处带外抑制高于50dB。之后以L型匹配网络为基础,设计了一种压电陷波型带阻滤波器,详细分析了等效电路中各元件参数对滤波器性能的影响,最后加工了谐振器实物,将其代入滤波器电路验证了理论设计,得到了带内抑制高于27dB且输入输出阻抗由50欧姆变换到72.4欧姆的设计要求。对于元件层面的周期型压电谐振器内部设计,采用考虑了内部反射的COM唯象模型,可满足一般情况下快速器件仿真的需求。但本文的研究发现,谐振器内部激发的多种模式之间存在相互耦合作用。为了引入这一效应,在传统COM模型基础上建立了耦合模COM模型并讨论了其模型参数的提取步骤。在该耦合模COM模型基础上,讨论了在特定结构上快速实现杂模抑制的方法。最后在引入二氧化硅层的温度补偿声表面波谐振器结构上重复了上述研究,得到了在二氧化硅厚度10%30%,铜电极厚度3%5%范围内的最佳抑制角,从而实现了快速杂模抑制。对于元件层面的非周期型压电谐振器内部设计,采用有限元模型最为有效。本文为了解决大型非周期型结构有限元模型占用计算资源过高的问题,采用了一种分层级联有限元模型,可大幅减少特定结构的计算时间和存储空间。基于此级联模型,分析了基于128-YX铌酸锂基底的声表面波不连续性结构的散射特性,基于分析结果最终建立了传输线等效模型。对于元件至电路层面的静电MEMS开关及其应用研究,采用等效电路模型和全波仿真有限元模型分析了一种商用MEMS开关,并从测试得到的开关性能特性曲线中提取了等效电路模型的元件参数。基于此MEMS开关,设计了一种4位开关线型移相器。在设计中解决了关键的T型节阻抗匹配问题并建立了整个移相器的全波仿真有限元模型。最后加工制造了该移相器组件并完成了测试分析,结果显示该移相器移相平均误差为0.54°,很好地满足了设计指标。

于洋[3](2016)在《大位移低电压的静电斥力微驱动器的设计与仿真研究》文中进行了进一步梳理射频微机电系统(RF MEMS)是微机电技术在射频领域的具体应用,体现了微机电技术与射频技术的结合。在这其中,RF MEMS开关是射频微机电系统中应用最广泛,研究最深入的器件;RF MEMS开关体积小、质量轻、功耗低、响应速度快、易于IC集成的优点,让其广泛应用于移动通信、卫星、航空航天、汽车、雷达等领域。然而,RF MEMS开关的可靠性问题严重阻碍着RF MEMS开关的商业化趋势。针对这一问题,国内外的研究学者提出多种解决方法,尽管这些办法在一定程度上可以缓解开关的可靠性问题,但是都没有解决RF MEMS开关的可靠性问题。为了解决RF MEMS开关的可靠性问题,我们分析了RF MEMS开关的失效模型,了解到导致RF MEMS开关的可靠性问题的内部原因是开关介质层的电荷积累问题。要彻底的消除介质层的电荷积累问题,就要从开关的驱动原理上入手,改变施加在介质层两边的高电场。因此,静电斥力驱动被提出可以消除开关介质层的电荷积累问题。然而,静电斥力驱动由于自身驱动机理的原因,其驱动电压过高导致静电斥力驱动一直无法得到大规模的推广。因此,为了解决RF MEMS开关的可靠性问题,并且进一步推动RF MEMS开关的大范围的应用,我们在静电斥力驱动基本结构的基础上,设计一种能解决RF MEMS开关可靠性问题,同时也能解决驱动电压过高、满足RF MEMS开关的实用化要求的大位移低电压的静电斥力微驱动器。首先通过有限元仿真软件COMSOL Multiphysics在实验上进行验证,进一步的对静电斥力驱动基本结构进行了结构优化,并且进一步的在一定范围内引入了静电引力驱动,形成了静电混合驱动结构,初步完成了微驱动器的结构设计。并且,进一步的通过仿真软件COMSOL Multiphysics在理论上进行了验证,新设计的微驱动器结构极大的增大了可动极板的最大形变量,并且有效降低了驱动电压,初步实现了大位移、低电压的设计目的;进一步的使应用微驱动器的RF MEMS开关能解决开关可靠性问题的困扰,其较低的驱动电压也能促进开关的推广应用。

李勇[4](2016)在《RF MEMS移相器的设计与分析》文中研究说明与传统移相器相比,RF MEMS移相器具有低损耗、宽频带、微型化,同时与IC、MMIC电路易于系统集成等优点。受制于材料、微电子工艺等基础工业水平的限制,目前国内鲜有Ka波段RF MEMS移相器见诸报端。本篇文章首先介绍了MEMS技术和RF MEMS技术,并阐述了RFMEMS技术的市场前景。接下来介绍了RF MEMS移相器中最重要的基本元件RF MEMS开关,重点介绍了RF MEMS电容式开关和RF MEMS接触式开关,并且对一种RF MEMS电容式开关进行了电磁仿真和机电性能仿真。在前面章节仿真和分析的基础上,本文接着分别介绍了DMTL型、反射型、开关线型和开关网络型移相器的国内外发展情况以及工作原理。最后提出设计一款DMTL型移相器。在本文中,设计一种Ka波段DMTL型RF MEMS移相器,它采用了15个MEMS电容式并联开关,同时在MEMS开关中加入MIM电容,实现了4位相移。文中对Ka波段4位RF MEMS移相器进行设计与分析,通过MEMS开关的切换实现信号延迟通路,从而实现0。-180。步进22.5。的相移功能。通过改变开关驱动电压从而改变MEMS桥的高度,仿真测得开关理论下压电压为18.9V。仿真结果表明在中心频率31 GHz时,该移相器的插入损耗大于-2.2dB,回波损耗小于-25dB,相移误差在1.5。范围内,移相器具有较好的移相性能。

冯银利[5](2014)在《分布式MEMS移相器优化与分析》文中研究指明移相器广泛应用于相控阵雷达、电子对抗、微波通信等领域,移相器的性能对整个系统的性能起着重要作用。传统的移相器具有尺寸大、功耗高、成本高等缺点,无法满足电子通信系统的快速发展。MEMS移相器具有高品质因数、高隔离度、低成本、低损耗、易于集成等优点,是现在国内外研究的热点。本论文主要以分布式MEMS移相器为研究对象,深入分析了MEMS移相器的移相单元即MEMS开关,对MEMS开关进行优化设计,电磁仿真及失效机理分析。主要内容有:1.介绍了MEMS移相器的分类和国外MEMS移相器的发展现状。2.对分布式MEMS移相器的工作原理进行讨论,并对影响分布式MEMS移相器的主要参数进行了分析。3.对MEMS开关的电路模型进行仿真分析,并对分布式MEMS移相器的布拉格频率进行仿真分析。4.对影响MEMS开关下拉电压的参数进行分析,设计MEMS开关模型并且进行了优化,在此基础上设计了五位移相器。5.对MEMS移相器的失效机理进行分析。

周光亚[6](2013)在《RF MEMS开关可靠性研究》文中进行了进一步梳理RF MEMS开关由于其优异的隔离度和插入损耗,良好的线性度,在无线通讯、相控雷达方面有着广泛的应用。RF MEMS开关的可靠性是产业化的关键,本文针对直接接触式和电容式两种开关的可靠性进行分析研究,为RF MEMS器件更进一步的发展提供技术的储备。在分析直接接触式开关的电磁模型与机械模型的基础上,重点研究了影响接触式开关可靠性的接触电阻及功率等因素,通过Intellisuite软件分析了结构尺寸的变化对MEMS开关吸合电压、开关时间、回复力和接触力的影响。针对驱动电压较高的问题,提出通过改变梁的上下层Si3N4厚度,减小上翘弯曲角的方法降低驱动电压,此方法不需要改变开关结构,在有效降低驱动电压的同时开关的接触力与回复力下降较少,开关具有良好的抗粘附能力,仿真结果表明可有效提高开关可靠性。在分析、研究RF MEMS电容式开关可靠性失效机理的基础上,建立、分析了充电实验模型,根据RF MEMS开关的SEM数据,对开关的失效进行了分类,给出了一种弯曲型电容式RF开关设计,实现了低电压驱动,C-V测试验证了设计的有效性。本文对直接接触式和电容式两种开关的可靠性进行了初步的研究,取得了初步的进展,影响RF MEMS可靠性的因素是多方面的,RF MEMS开关的可靠行发展需要更多的研究和技术积累。

刘雷[7](2013)在《接触式RF-MEMS开关测试与实验研究》文中研究表明RF(Radio Frequency)-MEMS (Micro-electro-mechanical Systems)开关是电子技术和机械精细加工技术长足发展的产物。与电子开关相比,RF-MEMS开关在RF特性、功耗和体积等方面具有巨大优势。开关在微波移相器、可重构天线、卫星通讯、相控阵雷达等方面有很大的应用潜力。论文首先介绍了RF-MEMS开关的国内外研究状况。现阶段,RF-MEMS开关研究重点在仿真、设计和加工工艺。对于开关的测试,较多的关注于测试结果以验证设计、改进的效果。测试过程中测试条件与外部环境对测量结果的影响,没有引起足够重视。因此提出本课题研究内容。本课题在已有测试方法的基础上,主要开展接触式RF-MEMS开关测试与实验研究。分析MEMS开关技术参数建立数学模型,进而研究其相互影响。重点关注开关电压、闭合与释放时间、RF参数测试方法和不同温度下测试结果变化。本文详细论述了接触式RF-MEMS开关机械电学参数、RF参数的测试方法。将接触式开关技术指标与测试结果对比,得到测试方法的可行性。通过分析比较测试结果,得到不同条件下的开关参数的变化规律。实验结果表明,测试方法可行,满足接触式RF-MEMS开关参数的测试;通过分析测试结果,得到测试时不同条件对测试结果的影响。为得到开关的温度特性,在不同温度下测试开关的技术指标。随着温度变化,开关悬臂梁的弹性系数发生改变。实验结果表明,测试时环境温度对开关技术指标有明显影响。论文完成了接触式RF-MEMS开关技术指标的测试方法。根据测试时条件变化得到测试结果的变化规律。研究对接触式RF-MEMS开关技术进步起到一定支持作用。

郁元卫[8](2012)在《射频MEMS可重构单片电路研究》文中认为多模多频无线通信、智能于机、雷达、卫星通信等对频率捷变高性能射频集成芯片的需求,使基于射频MEMS技术的可重构网络技术得到广泛的重视。国际上基于射频MEMS技术的可重构滤波器、可重构匹配网络、电扫描天线技术己获实现,部分射频MEMS开关已开始产品化。本论文工作基于国内已有的MEMS基础和工艺能力,致力于以高隔离MEMS开关、可调MEMS滤波器和毫米波MEMS移相器为代表的典型射频MEMS可重构单片电路的设计与实现,取得了一系列的创新成果。MEMS开关作为射频MEMS的基本单元,其可靠性成为重要的关注点。本论文开展了MEMS开关结构可靠性设计,在优化开关吸合电压和射频性能的同时,更关注接触力、回复力、接触电阻等影响MEMS开关接触可靠性的关键参数设计。利用一维简化模型,求解了静态机械特性的吸合电压和动态特性的开关时间的理论公式,分析了微结构应力特性,提出了MEMS开关结构应力在片测试的方法。分析了开关接触电阻特征,包括材料选择、微观接触机理和接触温度的分析,通过合理结构和接触设计的MEMS开关的工作寿命可以提高2数量级。设计的悬臂梁MEMS开关的微结构谐振频率大于50KHz,弹性系数70N/m,回复力182.6μN,开关隔离度-20dB@10GHz,达到国外商业化MEMS开关的微结构性能。研制的MEMS开关芯片实现了开关时间缩短为11μs,实现工作寿命为3.4×108次,耐功率为1.8W,其综合性能为目前国内MEMS开关的最高水平。针对单个MEMS开关单元隔离度不能满足射频前端信道选择应用等问题,本论文基于串并联电路结构,创新性地将三个MEMS开关单元集成到一个芯片。一方面充分利用共面波导传输线空间,使芯片面积仅有1mm×1.2mm,同MEMS开关单元芯片相当;另一方面,通过串联MEMS开关单元通态等效电感同并联MEMS开关单元断态等效电容的匹配设计,电路的反射损耗优于单个MEMS开关单元性能。研制的样品开关隔离度-40dB@@.113.5GHz,插入损耗-0.3dB,反射损耗小于-30dB,开关的驱动电压为60-80V,代表着目前国内高隔离MEMS开关的最高水平。近年来,可调MEMS滤波器的研究受到格外的关注。本论文设计了一种紧凑的无通孔型低损耗CPW到微带线转接接口,并同平行耦合微带线、MEMS开关单元以及偏置电路集成,设计和研制了一款Ku波可调MEMS滤波器单片电路,芯片尺寸为15.1mm×3mm。当控制电压为0V和70V时,滤波器的中心频率从15.05GHz切换到13.05GHz,可调率为14.2%,两个状态的通带带宽系数为10.2%,插入损耗为-3.6dB和-4.6dB,Q值为63-74,而带边带外抑制为30dB/GHz,同国外报道的类似可调MEMS滤波器相比,具有更好的带外抑制性能,并兼顾到低插入损耗和高Q性能。在毫米波MEMS移相器研究上,本论文实现了悬臂梁结构MEMS开关在Ka波段MEMS移相器中的应用,利用阶梯阻抗线实现了MEMS移相器电路匹配,在国内首次实现了基于悬臂梁MEMS开关结构的两位开关线型毫米波MEMS移相器。平均插入损耗-3.4dB@35GHz,低相移位相移误差<1.6°@0°-67.5°。,高相移位相移误差<9.1°@0°-270°,移相器驱动电压为6080V,芯片尺寸为2.7mm×2.8mm。本工作验证了我们设计的悬臂梁MEMS开关可满足Ka波段应用。

伍文昌[9](2011)在《低驱动电压RF MEMS电容式开关设计及分析》文中研究表明伴随着微机电(Micro Electro Mechanical Systems)技术的逐步成熟,其微型化、低功耗、高品质因数的优良特性得以展现。同时,RF MEMS技术在汽车安全、电子通信、测试设备、航天航空及国防等重要领域的应用及广阔的发展前景,也使RF MEMS技术变的越来越重要。RF MEMS电容开关是微机电系统中最重要的器件之一,也是目前技术最成熟,应用最广泛的微机电系统器件之一,本文主要工作即为设计低驱动电压RF MEMS电容开关,分析其机电特性。本文的主要工作有:1.分析出下拉效应出现的原因,推导出下拉电压求解公式。2.设计出了具有低驱动电压的RF MEMS电容式开关。3.对设计出的RF MEMS电容式开关进行了详细的机电分析。4.推导出RF MEMS等效电路模型(F-V类比方法),求解出模型中参数值给出将其应用于开关设计的方法。在本文中,首先介绍了RF MEMS开关的优缺点,给出它的重要参数,然后给出了详细的低驱动电压RF MEMS开关设计流程,并设计出低驱动电压(小于35V),低插损(-0.32dB)的MEMS开关,并对开关系统的机电特性做了认真分析,最后给出了将等效电路模型应用于开关设计的方法以及在开关设计中如何考虑残余应力和介质平坦度等有关工艺的问题。

颜佩森[10](2011)在《基于RF MEMS技术的Ka波段可重构天线设计与仿真》文中研究说明利用RF MEMS技术实现Ka波段天线的可重构,用以满足无线通信系统的小型化、智能化、高带宽、高速率、大容量以及高保密性的发展需求,同时,RFMEMS可重构天线可为宽带卫星通信以及军事保密通信领域提供全新的可行的解决方案。本文采用RF MEMS技术与电磁带隙结构来实现Ka波段天线的可重构,并重点研究了在设计和实现Ka波段可重构天线过程中的几个关键技术。论文的贡献如下:1.系统阐述了可重构天线设计所涉及到的关键技术:RF MEMS技术、电磁带隙结构、微带贴片天线和微带缝隙天线,并将其应用于Ka波段的可重构天线设计中,用以来改善高频环境下的表面波激励及色散现象;2.结合RF MEMS开关和EBG结构,设计并仿真了三款新型的频率可重构天线,并获得了良好的天线指标参数,对未来通信的实现双频甚至多频通信提供指导意义;3.结合RF MEMS开关和EBG结构,实际并仿真了三款新型的方向图可重构天线,并获得了良好的天线指标参数,对未来通信实现天线阵列的波束扫描具有现实的指导意义。

二、低激励电压微波MEMS开关的理论分析和仿真(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、低激励电压微波MEMS开关的理论分析和仿真(论文提纲范文)

(1)RF MEMS器件及其集成技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 RF MEMS开关
        1.2.2 数控衰减器
        1.2.3 RF MEMS器件与IC芯片的单片集成
    1.3 研究内容及难点
    1.4 章节安排
    参考文献
第2章 RF MEMS技术和工艺简介
    2.1 引言
    2.2 RF MEMS技术
        2.2.1 RF MEMS技术的发展历程
        2.2.2 基本RF MEMS器件
        2.2.3 RF MEMS子系统
    2.3 RF MEMS工艺
        2.3.1 RF MEMS体硅工艺
        2.3.2 RF MEMS表面牺牲层工艺
    2.4 小结
    参考文献
第3章 高温度稳定性RF MEMS开关研究
    3.1 引言
    3.2 高温度稳定性RF MEMS开关设计
        3.2.1 开关机械结构设计
        3.2.2 开关射频性能设计
        3.2.3 开关结构参数确定
    3.3 高温度稳定性RF MEMS开关性能仿真
    3.4 高温度稳定性RF MEMS开关芯片测试
        3.4.1 射频性能测试
        3.4.2 下拉电压温度稳定性测试
    3.5 小结
    参考文献
第4章 MEMS数控衰减器研究
    4.1 引言
    4.2 MEMS数控衰减器设计
        4.2.1 衰减器拓扑结构
        4.2.2 RF MEMS开关设计
        4.2.3 衰减单元设计
        4.2.4 衰减器性能仿真
    4.3 MEM数控衰减器性能测试
    4.4 小结
    参考文献
第5章 RF MEMS开关驱动电路研究
    5.1 引言
    5.2 驱动电路工艺
        5.2.1 集成电路工艺种类
        5.2.2 BCD工艺
        5.2.3 BCD工艺特点
        5.2.4 200V SOI-BCD工艺
    5.3 驱动电路原理图设计
        5.3.1 振荡器
        5.3.2 限幅放大器
        5.3.3 升压单元
        5.3.4 输出控制器
        5.3.5 高压测试单元
    5.4 驱动电路版图设计和后仿真
    5.5 芯片测试
    5.6 小结
    参考文献
第6章 RF MEMS开关与IC芯片集成技术研究
    6.1 引言
    6.2 集成方法选择
    6.3 基于类似Post-CMOS集成方法的设计
        6.3.1 用于集成的RF MEMS开关结构参数确定
        6.3.2 RF MEMS开关机械性能仿真
        6.3.3 RF MEMS开关微波性能仿真
    6.4 单片集成工艺
    6.5 集成芯片性能测试
    6.6 小结
    参考文献
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
在读期间的成果

(2)射频微机电等效模型提取及应用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究发展现状
    1.3 全文主要贡献与创新点总结
    1.4 全文组织结构安排
第二章 基于压电微器件电路等效模型的带通滤波器研究
    2.1 传统MBVD模型及其参数提取
    2.2 多模式滤波器模型建立
    2.3 非理想耦合模型的电耦合实现
    2.4 共模抑制电路及其影响
    2.5 小结
第三章 基于压电微器件电路等效模型的带阻滤波器研究
    3.1 滤波器基本单元L型网络模型
    3.2 基本单元通带阻带特性研究
    3.3 谐振器加工测试及其电路模型验证
    3.4 多级宽带滤波器及阻抗变换器实现
    3.5 小结
第四章 压电微器件唯象模型研究及应用
    4.1 传统COM模型的建立
    4.2 多种模式间耦合现象表征
    4.3 耦合模COM模型建立
    4.4 耦合模COM模型参数提取
    4.5 基于耦合模COM模型的杂模抑制
    4.6 应用于温度补偿SAW的模型改进
    4.7 小结
第五章 分层级联有限元模型研究及应用
    5.1 分层级联模型原理
    5.2 基于级联模型的声表面波结构不连续性研究
    5.3 不连续性结构散射特性分析及建模
    5.4 小结
第六章 静电微器件电路等效模型研究及应用
    6.1 静电MEMS开关及其等效模型
    6.2 基于MEMS开关的移相器研究
    6.3 有限元全波模型仿真
    6.4 开关线型移相器加工与测试
    6.5 小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 下一步工作计划与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果

(3)大位移低电压的静电斥力微驱动器的设计与仿真研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 RF MEMS开关的相关研究背景
        1.2.1 MEMS发展背景
        1.2.2 RF MEMS开关发展背景
    1.3 RF MEMS开关发展现状
    1.4 RF MEMS开关可靠性问题概述
    1.5 课题研究意义
    1.6 研究的主要内容
第二章 RF MEMS开关的可靠性问题
    2.1 引言
    2.2 RF MEMS开关的可靠性问题分析
        2.2.1 失效模型分析
        2.2.2 介质充电产生原理
    2.3 介质充电的解决方法
    2.4 静电斥力驱动的可靠性分析
    2.5 仿真软件介绍
    2.6 本章小结
第三章 静电斥力驱动结构仿真分析
    3.1 前言
    3.2 静电斥力工作原理
        3.2.1 静电斥力驱动基本结构
        3.2.2 静电斥力产生原理
    3.3 静电斥力驱动的可行性验证
        3.3.1 静电斥力驱动仿真验证
        3.3.2 静电斥力基本结构的实验验证
    3.4 静电斥力驱动基本结构参数仿真
        3.4.1 可动极板长度仿真分析
        3.4.2 可动极板厚度仿真分析
        3.4.3 可动极板宽度仿真分析
        3.4.4 可动极板与固定极板垂直间距仿真分析
        3.4.5 固定极板之间水平间距仿真分析
        3.4.6 固定极板参数仿真
    3.5 静电斥力分析模型
    3.6 本章小结
第四章 静电斥力驱动结构优化
    4.1 前言
    4.2 静电斥力驱动结构优化
        4.2.1 改变可动极板的结构
        4.2.2 改变固定极板结构
    4.3 本章小结
第五章 静电混合驱动结构设计
    5.1 前言
    5.2 H型可动极板的参数仿真
        5.2.1 可动极板支撑臂长度仿真分析
        5.2.2 可动极板支撑臂宽度仿真分析
    5.3 引入静电引力驱动结构
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文所完成的工作
    6.2 下一步的工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文及获得的成果

(4)RF MEMS移相器的设计与分析(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 MEMS技术的概述
    1.2 RF MEMS简介
    1.3 RF MEMS发展
    1.4 RF MEMS常用工艺
    1.5 RF MEMS技术的市场前景
    1.6 本论文的主要内容和章节安排
第二章 RF MEMS开关
    2.1 RF MEMS开关概述
        2.1.1 RF MEMS开关与传统开关的比较
        2.1.2 RF MEMS开关的分类
        2.1.3 RF MEMS开关的基本参数
    2.2 RF MEMS电容式开关
        2.2.1 RF MEMS电容式开关工作的基本原理
        2.2.2 RF MEMS开关的等效电路
        2.2.3 RF MEMS电容式开关机械理论分析
    2.3 RF MEMS接触式开关
        2.3.1 RF MEMS接触式开关工作原理
        2.3.2 RF MEMS接触式开关理论分析
    2.4 RF MEMS电容式开关的仿真分析
        2.4.1 RF MEMS电磁仿真软件建模
        2.4.2 RF MEMS电容式开关电磁仿真
        2.4.3 RF MEMS电容式开关机电性能仿真
    2.5 本章小结
第三章 RF MEMS移相器
    3.1 移相器的分类
    3.2 DMTL型移相器
        3.2.1 DMTL型移相器国内外发展情况
        3.2.2 DMTL型移相器基本工作原理
    3.3 反射型MEMS移相器
        3.3.1 反射型MEMS移相器国内外发展情况
        3.3.2 反射型移相器基本工作原理
    3.4 开关线型MEMS移相器
        3.4.1 开关型MEMS移相器国内外发展情况
        3.4.2 开关型MEMS移相器工作原理
    3.5 开关网络型MEMS移相器
        3.5.1 开关网络型MEMS移相器国内外发展情况
        3.5.2 开关网络型MEMS移相器工作原理
    3.6 本章小结
第四章 基于RF MEMS开关的4位DMTL移相器的设计
    4.1 DMTL移相器设计要求
    4.2 移相器基本单元设计
    4.3 Ka波段移相器设计的基本结构及工作原理
    4.4 移相器的电磁仿真分析
    4.5 工艺流程设计
    4.6 样品的研制
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况

(5)分布式MEMS移相器优化与分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 RF MEMS技术
    1.2 RF MEMS移相器
    1.3 RF MEMS移相器的分类
        1.3.1 开关线型MEMS移相器
        1.3.2 耦合型MEMS移相器
        1.3.3 分布式MEMS移相器
    1.4 本文选题和研究内容
第二章 分布式MEMS移相器的性能分析
    2.1 分布式MEMS移相器理论基础
        2.1.1 共面波导结构
        2.1.2 分布式MEMS移相器工作原理
    2.2 分布式MEMS移相器的主要参数
        2.2.1 电容比和相移量
        2.2.2 布拉格频率
        2.2.3 下拉电压
    2.3 损耗
    2.4 分布式MEMS移相器的设计过程
    2.5 本章小结
第三章 分布式RF MEMS移相器仿真
    3.1 共面波导参数设计
    3.2 MEMS开关仿真分析
        3.2.1 工作频率对MEMS开关性能的影响
        3.2.2 等效电容大小对MEMS开关影响
    3.3 布拉格频率仿真
    3.4 本章小结
第四章 分布式MEMS移相器模型设计
    4.1 MEMS开关桥的设计
        4.1.1 桥膜厚度的影响
        4.1.2 桥长度变化的影响
        4.1.3 桥膜宽度变化的影响
        4.1.4 桥膜高度的影响
        4.1.5 支撑梁形状的影响
        4.1.6 对开启电压仿真结果的分析
    4.2 MEMS开关设计和优化
        4.2.1 MEMS开关桥膜尺寸
        4.2.2 开关电极设计
        4.2.3 开关模型设计
        4.2.4 MEMS开关优化与分析
        4.2.5 开关下拉电压仿真计算
    4.3 分布式MEMS移相器的设计
        4.3.1 分布式MEMS移相器设计
        4.3.2 分布式MEMS移相器的仿真
    4.4 本章小结
第五章 MEMS移相器失效分析
    5.1 设计阶段失效模型
        5.1.1 MEMS功能失效模式
        5.1.2 MEMS材料失效模式
    5.2 制造中的失效模式
        5.2.1 前段工艺缺陷
        5.2.2 后端工艺失效
    5.3 机械失效模式
        5.3.1 断裂
        5.3.2 抗机械冲击
        5.3.3 蠕变
        5.3.4 疲劳
    5.4 电失效模式
        5.4.1 MEMS的充电
        5.4.2 电击穿及静电放电
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
在学期间的研究成果

(6)RF MEMS开关可靠性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 MEMS 技术及其特点
    1.3 射频 MEMS 技术
    1.4 RF MEMS 开关及其可靠性
        1.4.1 RF MEMS 开关
        1.4.2 RF MEMS 开关可靠性分析
    1.5 本论文研究内容与结构安排
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 结构安排
第2章 开关原理与设计参数
    2.1 RF MEMS 开关性能指标
    2.2 RF MEMS 电容式开关
        2.2.1 RF MEMS 电容式开关的电磁模型
        2.2.2 RF MEMS 电容式开关的机械模型
    2.3 RF MEMS 接触式开关
        2.3.1 RF MEMS 接触式开关的电磁模型
        2.3.2 RF MEMS 接触式开关的机械模型
    2.4 小结
第3章 接触式 RF MEMS 开关可靠性
    3.1 接触电阻引起的失效
    3.2 接触电阻的统计微丘模型
    3.3 RF MEMS 开关综合性能设计
        3.3.1 开关有限元分析与仿真
        3.3.2 RF MEMS 开关参数分析与优化
    3.4 功率对可靠性的影响
        3.4.1 电流的趋肤效应
        3.4.2 大功率开关的设计
    3.5 小结
第4章 电容式 RF MEMS 开关可靠性
    4.1 电容式 RF MEMS 开关失效分析
    4.2 充电实验模型建立和分析
    4.3 电容式开关 SEM 分析
    4.4 低压开关的设计
        4.4.1 低压开关参数设计
        4.4.2 开关参数对驱动电压的影响
        4.4.3 射频参数分析与优化
        4.4.4 C-V 特性测试结果及分析
    4.5 加工工艺的实现
    4.6 小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

(7)接触式RF-MEMS开关测试与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 RF-MEMS 开关概述
    1.2 RF-MEMS 开关性能指标
    1.3 微波电子开关测试研究现状
    1.4 接触式 RF-MEMS 开关测试研究现状
        1.4.1 机械电学特性测试
        1.4.2 RF 特性测试
        1.4.3 环境特性测试
        1.4.4 使用寿命测试
    1.5 课题的提出
    1.6 课题研究内容
第2章 机械电学特性测试
    2.1 RF-MEMS 开关机械电学特性分析
        2.1.1 开关电压特性分析
        2.1.2 开关时间特性分析
        2.1.3 功率容量特性分析
    2.2 RF-MEMS 开关电压测试
    2.3 RF-MEMS 开关时间测试
    2.4 RF-MEMS 开关功率容量测试
    2.5 本章小结
第3章 RF 特性测试
    3.1 接触式 RF-MEMS 开关电磁模型
        3.1.1 Up 态电容模型
        3.1.2 Down 态串联电阻模型
    3.2 矢量信号分析仪原理
    3.3 RF-MEMS 开关裸片 S 参数测试
        3.3.1 驱动电压对 S 参数影响
        3.3.2 测试信号功率对 S 参数影响
    3.4 RF-MEMS 开关封装芯片 S 参数测试
    3.5 RF-MEMS 开关串联电阻测试
    3.6 本章小结
第4章 测试环境温度对开关特性影响
    4.1 RF-MEMS 开关温度实验方案
    4.2 RF-MEMS 开关温度实验测试
    4.3 长电缆造成 S 参数测试误差分析
        4.3.1 时间延时造成 S 参数误差
        4.3.2 改善长电缆测量精度方法
    4.4 本章小结
第5章 结论
    5.1 主要研究内容
    5.2 对下一步工作的建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(8)射频MEMS可重构单片电路研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 MEMS技术
    §1.2 射频MEMS技术
    §1.3 基于射频MEMS开关的可重构单片电路
        §1.3.1 高性能射频MEMS开关
        §1.3.2 MEMS可调滤波器
        §1.3.3 毫米波MEMS移相器
        §1.3.4 射频MEMS可重构匹配网络和可重构天线
    §1.4 本论文的主要研究工作
    参考文献
第二章 射频MEMS开关单元综合设计
    §2.1 射频MEMS开关研究背景分析
    §2.2 MEMS开关性能综合优化设计考虑
        2.2.1 直接接触式MEMS开关设计方案
        2.2.2 MEMS开关接触可靠性设计相关的关键参数分析
    §2.3 MEMS开关结构设计与分析
        2.3.1 MEMS开关力学模型参数设计与分析
        2.3.2 MEMS开关微结构应力分析
        2.3.3 MEMS开关接触电阻分析
        2.3.4 MEMS开关二维模型分析与有限元仿真分析
    §2.4 MEMS开关射频设计与电磁场仿真
    §2.5 本章小结
    参考文献
第三章 高隔离MEMS开关
    §3.1 射频MEMS开关单元电路模型参数提取
        3.1.1 直接接触式MEMS开关电路模型
        3.1.2 在片测试参数剥离图形设计
        3.1.3 射频MEMS低温表面牺牲层工艺
        3.1.4 基于测试的MEMS开关模型参数拟合
    §3.2 高隔离度MEMS开关优化与测试结果分析
        3.2.1 电路理论基础
        3.2.2 MEMS串并联电路结构分析比较
        3.2.3 高隔离MEMS开关测试结果与分析
    §3.3 单刀双掷MEMS开关
        3.3.1 结构设计
        3.3.2 工艺结果与测试结果分析
    §3.4 本章小结
    参考文献
第四章 MEMS可调滤波器
    §4.1 微波滤波器基本原理
    §4.2 可调MEMS滤波器设计
        4.2.1 平行耦合微带线滤波器
        4.2.2 可调MEMS谐振器设计
        4.2.3 无通孔型CPW到微带线转换接口设计
        4.2.4 可调MEMS滤波器集成设计
    §4.3 可调MEMS滤波器测试结果与分析
        4.3.1 可调MEMS滤波器样品测试
        4.3.2 可调MEMS滤波器Q值分析
        4.3.3 可调MEMS滤波器损耗分析
        4.3.4 可调MEMS滤波器性能比较
    §4.4 本章小结
    参考文献
第五章 毫米波MEMS移相器
    §5.1 MEMS移相器基本原理
    §5.2 毫米波MEMS移相器设计
        5.2.1 毫米波MEMS开关设计
        5.2.2 阻抗匹配设计
        5.2.3 毫米波MEMS移相器集成设计
    §5.3 毫米波MEMS移相器测试结果与分析
        5.3.1 MEMS移相器样品工艺结果
        5.3.2 一位MEMS移相器样品测试与分析
        5.3.3 两位MEMS移相器样品测试与分析
    §5.4 本章小结
    参考文献
第六章 结论与展望
    §6.1 主要结论
    §6.2 研究展望
致谢
攻读博士期间发表的论文

(9)低驱动电压RF MEMS电容式开关设计及分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 MEMS 技术概述
        1.1.1 MEMS 技术起源与发展
        1.1.2 RF MEMS 技术起源与RF MEMS 开关
        1.1.3 RF MEMS 开关优缺点
    1.2 国内外发展状况以及经验
        1.2.1 国内外MEMS 商业发展状况
        1.2.2 国内外MEMS 发展经验及反思
    1.3 本文的主要工作
第二章 RF MEMS 开关重要理论分析
    2.1 RF MEMS 开关种类与特点介绍
    2.2 RF MEMS 并联电容式开关原理
    2.3 RF MEMS 开关下拉效应(Pull-in)分析
        2.3.1 下拉效应(Pull-in effect)现象及产生原因
        2.3.2 平衡位置的求解
    2.4 RF MEMS 电容式开关的自激励现象与失效机理
    2.5 本章小结
第三章 RF MEMS 开关设计及机电性能仿真
    3.1 RF MEMS 开关重要性能指标及典型参数范围
        3.1.1 RF MEMS 开关主要性能指标
        3.1.2 RF MEMS 电容式开关典型参数范围
    3.2 RF MEMS 电容开关设计及其机电特性分析
        3.2.1 X 波段五位数字移相器设计
        3.2.2 第一种 RF MEMS 电容式开关设计及机电分析
        3.2.3 第一种 RF MEMS 电容式开关设计结果
        3.2.4 第二种 RF MEMS 电容式开关设计及机电分析
        3.2.5 第二种 RF MEMS 电容式开关设计结果
    3.3 本章小结
第四章 RF MEMS 开关等效电路模型推导及开关设计中应用
    4.1 F-V,F-I 类比方法推导MEMS 电容式并联开关等效电路
        4.1.1 机电类比法理念介绍
        4.1.2 F-V 类比方法推导RF MEMS 开关等效电路模型
    4.2 RF MEMS 开关等效电路中元件参数的求解
        4.2.1 RF MEMS 开关电路模型整体分析
        4.2.2 RF MEMS 开关等效电路模型参数的数学计算方法
        4.2.3 RF MEMS 电容式开关RCL 模型参数与S 参数的关系
    4.3 开关RCL 等效电路模型器件参数的求取与分析
        4.3.1 开关设计参数及共面波导(CPW)设置
        4.3.2 等效电路在up 态时的参数值
        4.3.3 等效电路在down 态时的参数值
    4.4 等效电路模型在开关设计中应用
        4.4.1 等效电路模型分析MEMS 开关梁宽度变化对开关插损的影响
        4.4.2 等效电路模型分析MEMS 开关间隙变化对开关插损的影响
    4.5 本章小结
第五章 RF MEMS 电容式开关测试方案
    5.1 RF MEMS 电容式开关测试方案设计
    5.2 RF MEMS 开关可靠性
    5.3 RF MEMS 开关设计指标与实际指标偏差的原因分析
    5.4 本章小结
第六章 本论文的工作总结
致谢
参考文献
附录

(10)基于RF MEMS技术的Ka波段可重构天线设计与仿真(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景与现状
        1.2.1 Ka波段的通信优势
        1.2.2 RF MEMS可重构天线的研究意义
        1.2.3 RF MEMS可重构天线国外研究概况
        1.2.4 RF MEMS可重构天线国内研究概况
    1.3 研究目的与预期成果
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 预期成果
    1.4 研究内容与组织结构
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 组织结构
    1.5 本章小结
第二章 RF MEMS可重构天线关键技术研究
    2.1 微带贴片天线设计的基本理论
        2.1.1 矩形微带贴片天线的辐射机理
        2.1.2 微带矩形贴片天线的设计及优化原则
    2.2 微带缝隙天线设计的基本理论
        2.2.1 缝隙天线的辐射机理及电参数
        2.2.2 微带缝隙天线设计及优化原则
    2.3 电磁带隙技术研究
        2.3.1 电磁带隙(EBG)结构简介
        2.3.2 电磁带隙(EBG)结构的形成机制
    2.4 RF MEMS开关技术研究及仿真设计
    2.5 本章小结
第三章 RF MEMS频率可重构天线设计与仿真
    3.1 频率可重构贴片天线设计与仿真
        3.1.1 矩形嵌套可重构贴片天线设计
        3.1.2 圆形矩形嵌套可重构贴片天线设计
    3.2 频率可重构缝隙天线设计与仿真
    3.3 本章小结
第四章 RF MEMS可重构天线方向图可重构天线设计
    4.1 方向图可重构天线设计与仿真
    4.2 双寄生导向贴片的圆形可重构贴片天线
    4.3 四寄生导向贴片的矩形可重构贴片天线
    4.4 双寄生导向贴片的矩形可重构贴片天线
    4.5 本章小结
第五章 RF MEMS加工工艺探讨
    5.1 RF MEMS封装
    5.2 RF MEMS制造
    5.3 RF MEMS加工工艺
        5.3.1 清洗
        5.3.2 刻蚀
    5.4 RF MEMS的发展方向
        5.4.1 超高感度磁感测器之开发
        5.4.2 在高功率开关中的最新研究成果
        5.4.3 RF MEMS体系所面临的挑战
        5.4.4 RF MEMS的发展方向
    5.5 本章小结
第六章 结束语
    6.1 本文工作总结
    6.2 下一步研究方向
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

四、低激励电压微波MEMS开关的理论分析和仿真(论文参考文献)

  • [1]RF MEMS器件及其集成技术研究[D]. 孙俊峰. 东南大学, 2019(05)
  • [2]射频微机电等效模型提取及应用研究[D]. 黄裕霖. 电子科技大学, 2019(01)
  • [3]大位移低电压的静电斥力微驱动器的设计与仿真研究[D]. 于洋. 太原理工大学, 2016(08)
  • [4]RF MEMS移相器的设计与分析[D]. 李勇. 合肥工业大学, 2016(02)
  • [5]分布式MEMS移相器优化与分析[D]. 冯银利. 电子科技大学, 2014(03)
  • [6]RF MEMS开关可靠性研究[D]. 周光亚. 河南科技大学, 2013(06)
  • [7]接触式RF-MEMS开关测试与实验研究[D]. 刘雷. 清华大学, 2013(07)
  • [8]射频MEMS可重构单片电路研究[D]. 郁元卫. 南京大学, 2012(09)
  • [9]低驱动电压RF MEMS电容式开关设计及分析[D]. 伍文昌. 电子科技大学, 2011(06)
  • [10]基于RF MEMS技术的Ka波段可重构天线设计与仿真[D]. 颜佩森. 北京邮电大学, 2011(10)

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低激励电压微波MEMS开关的理论分析与仿真
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