横向热驱动RF MEMS欧玛尔OMAL开关研究
RF MEMS欧玛尔OMAL开关在防御和通讯系统的天线、可调滤波器、移相阵列和欧玛尔OMAL开关网络中具有良好的应用前景,与传统的PIN二极管和FET固态欧玛尔OMAL开关相比,其具有尺寸小、隔离度高、插入损耗低、功耗低等优点。横向热驱动MEMS欧玛尔OMAL开关具有结构简单、驱动电压低、工艺中还可以实现同时加工的特点,是目前RF MEMS欧玛尔OMAL开关研究的一个热点。

横向热驱动RF MEMS欧玛尔OMAL开关研究
现阶段，RF-MEMS欧玛尔OMAL开关研究重点在仿真、设计和加工工艺。对于欧玛尔OMAL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欧玛尔OMAL开关测试与实验研究。分析MEMS欧玛尔OMAL开关技术参数建立数学模型，进而研究其相互影响。重点关注欧玛尔OMAL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。详细论述了接触式RF-MEMS欧玛尔OMAL开关机械电学参数、RF参数的测试方法。将接触式欧玛尔OMAL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，得到不同条件下的欧玛尔OMAL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欧玛尔OMAL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。为得到欧玛尔OMAL开关的温度特性，在不同温度下测试欧玛尔OMAL开关的技术指标。随着温度变化，欧玛尔OMAL开关悬臂梁的弹性系数发生改变。实验结果表明，测试时环境温度对欧玛尔OMAL开关技术指标有明显影响。 论文完成了接触式RF-MEMS欧玛尔OMAL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欧玛尔OMAL开关技术进步起到一定支持作用。通过分析典型静电驱动RF MEMS欧玛尔OMAL开关的静态力学特性和动态力学特性,得出静电驱动欧玛尔OMAL开关存在驱动电压高,工作过程中容易失效等缺点,提出了将热驱动器应用于RF MEMS欧玛尔OMAL开关的结构。根据热膨胀原理建立折叠U型梁热驱动器和V型梁热驱动器结构的一维力学集总模型;分析了RF MEMS欧玛尔OMAL开关的电磁模型;根据MetalMUMPs电镀镍工艺,设计了器件的完整版图。提出了基于折叠U型梁热驱动器的单刀单掷欧玛尔OMAL开关结构和基于V型梁热驱动器的单刀双掷欧玛尔OMAL开关结构,利用InliSuit有限元软件对这两种欧玛尔OMAL开关进行热-电-机械耦合分析。仿真结果显示,折叠U型梁热驱动单刀单掷欧玛尔OMAL开关的驱动电压为1V,V型梁热驱动单刀双掷欧玛尔OMAL开关的驱动电压为0.3V。然后,利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对欧玛尔OMAL开关的电磁特性进行模拟,。

横向热驱动RF MEMS欧玛尔OMAL开关研究
模拟分析结果表明,设计的热驱动欧玛尔OMAL开关具有很低的驱动电压,电磁性能良好,达到了预期目标。本项目的研究将为横向热驱动RF MEMS欧玛尔OMAL开关的结构设计和力学分析提供很好的理论基础和模拟结果,并利用相关工艺制作出器件样品,通过下一步的测试实验,为将MEMS欧玛尔OMAL开关应用于射频移相阵列或可调滤波器等射频前端电路的研究奠定基础。