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電容式RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關研究
隨著電容式RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關的發(fā)展，RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關可靠性是制約它發(fā)展的主要因素之一。主要利用Inlisuite軟件設計固定梁結構RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關，并介紹其工作原理和工藝流程，研究OMAL歐瑪爾開關性能結構參數(shù)對驅動電壓、開啟時間的影響，zui終確定OMAL歐瑪爾開關主要性能參數(shù)。著重研究固定梁RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關的可靠性，從薄膜沖擊速度、薄膜內(nèi)建電場以及電介質(zhì)充電三個角度來分析OMAL歐瑪爾開關失效原因，給出電介質(zhì)充電壽命預測公式，預測OMAL歐瑪爾開關壽命及影響因素。

電容式RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關研究
射頻微電子機械系統(tǒng)(RF MEMS)技術在現(xiàn)代通信領域中越來越受到重視。MEMS技術以其自身特性,可以避免傳統(tǒng)PINOMAL歐瑪爾開關和場效應OMAL歐瑪爾開關在射頻系統(tǒng)中的嚴重缺陷,和現(xiàn)代高密集型系統(tǒng)的設計相匹配,具有功耗小、射頻性能*、易集成等優(yōu)點。因此研究RF MEMSOMAL歐瑪爾開關及其應用有非常重要的現(xiàn)實意義。首先簡要地介紹了國內(nèi)外RF MEMSOMAL歐瑪爾開關、MEMS移相器的發(fā)展概況。接著詳細地比較了MEMSOMAL歐瑪爾開關各種常見的靜電、電磁、電熱、壓電和形狀記憶金屬驅動機制。建立了歐姆接觸式和電容耦合式RF MEMSOMAL歐瑪爾開關的力學模型和電磁模型,其中包括懸臂梁和固支梁OMAL歐瑪爾開關的彈性系數(shù)、下拉電壓、電容和阻抗。通過模型優(yōu)化OMAL歐瑪爾開關設計,并用設計好的電容耦合式RFMEMSOMAL歐瑪爾開關搭建一個準4位分布式MEMS傳輸線移相器。此分布式移相器可以工作在40GHz頻段內(nèi),其中RF MEMSOMAL歐瑪爾開關的驅動電壓大約在20伏左右。移相器由15個RFMEMSOMAL歐瑪爾開關周期性地加載在一段共面波導上而實現(xiàn),可實現(xiàn)的步進為23.95°。移相器單位長度為144um,共面波導采用高阻硅襯底,氮化硅介質(zhì)層,并在高阻硅襯底表面氧化了一層0.8um厚的氧化物。采用ANSYS軟件模擬了OMAL歐瑪爾開關的力學變形效果,用HFSS軟件仿真了OMAL歐瑪爾開關的S參數(shù),從模擬結果可見,此設計可以滿足移相器設計需要。主要研究內(nèi)容如下。利用Inlisuite和Matlab對固定梁RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關進行建模并對OMAL歐瑪爾開關性能結構參數(shù)進行優(yōu)化。實驗表明：當OMAL歐瑪爾開關梁長為200μm，梁寬為30μm，梁厚為0.6μm，極板間距離為2μm，傳輸線寬度為150μm，梁材料選擇偏向于殘余應力較小材料時，驅動電壓小于16V，可滿足低驅動電壓RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關的要求。建立固定梁OMAL歐瑪爾開關開啟時間預測微分方程，運用Matlab仿真分析OMAL歐瑪爾開關開啟時間影響因素。實驗表明：梁長對OMAL歐瑪爾開關開啟時間影響較大，選取梁長=200μm；梁寬對開啟時間影響較小，選取梁寬=30μm；傳輸線寬度對開啟時間影響較大，選取傳輸線寬度=150μm；梁材料對開啟時間影響較大，選取鋁材料作為梁材；基于上述所選參數(shù)，OMAL歐瑪爾開關開啟時間小于8μs。

電容式RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關研究
建立可動薄膜沖擊速度模型及薄膜內(nèi)建電場模型，運用Matlab研究OMAL歐瑪爾開關性能結構參數(shù)對兩種模型的影響，實驗表明：根據(jù)需要適當提高頻脈沖波形偏置電壓頻率可以明顯減小可動薄膜沖擊速度，降低介質(zhì)層內(nèi)部內(nèi)建電場，從而提高OMAL歐瑪爾開關壽命。基于電介質(zhì)充電現(xiàn)象，建立固定梁RF-MEMSOMAL歐瑪爾開關壽命預測模型。實驗表明：在滿足低閾值電壓驅動要求情況下，彈性系數(shù)取值在4-16N/m、介質(zhì)層厚度在0.4-1μm、上下極板距離2-5μm、射頻功耗小于4w、極板材料為Al，介電材料選擇氮化硅時，OMAL歐瑪爾開關可連續(xù)工作超過1000小時。