طراحی‌ و شبیه سازی کلید MEMS با ایزولاسیون بالا برای کاربرد در فرکانس های بالا

نویسندگان

1 دانشگاه ارومیه، کارشناسی ارشد مهندسی برق الکترونیک

2 دانشگاه جامع امام حسین (ع)، دکترای مهندسی برق الکترونیک

چکیده

در این مقاله طراحی‌ و شبیه سازی یک کلید MEMS برای کاربرد در محدوده ی فرکانس بالا ارائه شده است. ساختار طراحی شده یک کلید موازی خازنی in-line با تیر دو سر گیردار به شکل صلیب و از جنس طلا است. این کلید در محدوده ی فرکانسی 20 تا 100 گیگاهرتز عملکرد بسیار مناسبی از لحاظ الکترومغناطیسی‌ دارد، به طوری که ایزولاسیون بالای dB 23- و dB 26- را در حالت قطع به ترتیب در 20 و 100 گیگاهرتز تأمین می کند. همچنین تلفات انتقالی کلید در حالت وصل برابر dB 16/0- و dB 2/1- در 20 و ٨٠ گیگاهرتز است. طراحی به گونه ای انجام شده است که علاوه بر حصول عملکرد الکترومغناطیسی مورد نظر و مناسب، ولتاژ تحریک کلید نیز با طرحی نو کاهش یابد. نوآوری طرح در شکل صلیبی ساختار است که عامل کاهش ولتاژ تحریک نسبت به یک ساختار ساده است. ولتاژ تحریک ساختار 30 ولت است. تحلیل و معیارهای الکترومغناطیسی‌ و مکانیکی به همراه نتایج شبیه سازی ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

j bv

نویسندگان [English]

  • رضا شایان فر 1
  • سید محمد علوی 2
چکیده [English]

This paper presents design and simulation of a new MEMS switch for high frequencies applications. The
designed structure is an in-line capacitive shunt fixed-fixed beam switch. The switch has a cross-shaped
gold beam. It is optimized to have an excellent electromagnetic performance in the range of 20-100 GHz.
It provides very high isolation in the off-state, -23 dB at 20 GHz and -26 dB at 100 GHz. It also provides
low insertion loss in the on-state, -0.16 dB at 20 GHz and -1.2 dB at 80 GHz. The switch is designed in a
way that besides having a proper electromagnetic performance, the actuation voltage is also reduced. The
innovation of the design is the cross shape of the beam which causes the actuation voltage to decrease in
comparison with a simple structure. The actuation voltage is 30 V. Electromagnetic and mechanical
analysis and simulations of the switch are presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cross-Shaped Structure
  • In-Line Capacitive Switch
  • RF MEMS
  • High Isolation