طراحی و شبیه‌سازی یک سوئیچ خازنیِ موازیِ RF MEMS با ولتاژ تحریک کم، تلفات پایین و ایزولاسیون بالا

بطورکلی سوئیچ‌­های RF MEMS از نظر نوع اتصال شامل دو دسته سوئیچ‌های‌ خازنی و فلز-به-فلز می‌شوند. سوئیچ‌های خازنی RF MEMS بدلیل توانایی انتقال سیگنال با فرکانس بیشتر و توان بیشتر، سوئیچ‌های بهتری نسبت به سوئیچ‌های فلز-به-فلز محسوب می‌شوند. این مقاله یک سوئیچ RF MEMS خازنیِ موازیِ معلق را با ولتاژ تحریک پایین، نسبت خازنی بالا، زمان سوئیچینگ خوب و ایزولاسیون بالا ارائه می‌دهد. در این سوئیچ از پلِ آلومنیومی بدلیل داشتن مدول یانگ بالا و چگالی پایین استفاده شده است که به کاهش زمان سوئیچینگ کمک می‌کند. همچنین آلومنیوم رسانایی الکتریکی خوبی دارد که منجر به افزایش ایزولاسیون می‌شود. سوئیچ ارائه شده بر روی یک خط CPW با امپدانس 50 اُهم طراحی شده است و از ZrO2   به عنوان لایه دی‌الکتریک استفاده شده است. روی سطح پل، 24 حفره قرار داده شده است که منجر به کاهش ضریب دَمپینگ و افزایش سرعت سوئیچینگ می‌شود. ولتاژ تحریک برای این سوئیچ برابر 5.7 ولت است و نسبت خازنی 231 می‌باشد. تجزیه و تحلیل فرکانس رادیویی با استفاده از نرم‌افزار HFSS انجام شده است. نتایج بدست آمده، ایزولاسیون 27- دسی‌بل، تلفات ورودی0.2- دسی‌بل و تلفات بازگشتی 22- دسی‌بل در فرکانس 17 گیگاهرتز را نشان می‌دهد. همچنین زمان سوئیچینگ 32 میکروثانیه بدست آمده است.

کلیدواژه ها:

Micro electromechanical systems ، RF MEMS switch ، low actuation voltage ، high isolation ، low loss ، high capacitive ratio ، good switching time ، سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی ، سوئیچ RF MEMS ، ولتاژ تحریک کم ، ایزولاسیون بالا ، تلفات پایین ، نسبت خازنی بالا ، زمان سوئیچینگ خوب