RF MEMS开关的设计分析

石国超，纪学军

(中国电子科技集团公司电子第五十四研究所，河北石家庄 050081)

0 引言

进一步减小体积和重量、降低功耗、提高可靠性、多功能化以及具备高速的切换能力，是目前无线通信领域中射频装置的发展趋势。为了满足以上要求，射频元件应该以微型化和集成化为设计目标，同时电容、电感、振荡器和滤波器还应该具有足够高的Q值，传输线(波导)、开关等在阻抗匹配、插入损耗和隔离度方面也应满足一定的要求。

MEMS 技术［1］与射频 (Radio Frequency，RF)技术的结合为上述难题的解决带来了新的机遇。RF MEMS器件与传统的射频元器件相比，具有低插损、线性、宽带、低功耗和体积小等优点。目前，国际上已经对RF MEMS器件进行了20多年的研究，技术和工艺相对成熟，其中开关等成熟的产品已推向市场。国内自90年代以来，也开展了十几年的研究，然而，开关和滤波器等可动RF MEMS产品一直处于样品和实验室阶段。

1 RF MEMS开关

1.1 RF MEMS开关的结构类型

RF MEMS开关按照机械结构划分为悬臂梁开关和固支梁开关;按照开关在射频电路中的连接方式分为串联式和并联式;而按照开关接触方式又可划分为电容耦合式开关和欧姆接触式开关［2］;按照驱动机制可分为静电驱动、电磁驱动、热驱动、压电驱动和形状记忆合金驱动等。最常见的是静电执行机制开关，这也是目前最成熟的RF MEMS开关。各种驱动机制各有优劣，具体选择应从实际应用出发，选择最符合实际需求的驱动机制。

1.2 性能比较

MEMS开关与目前射频系统中所用的半导体开关(PIN二极管或MESFET)不同，它没有半导体PN节或金属半导体结，MEMS开关与PIN二极管开关和MESFET开关的主要性能比较如表1［3］所示。……