طراحي، شبيه سازي و ساخت سوييچ خازني RF MEMS بر روي بستر آلومينا

Design, Simulation and Fabrication of RF MEMS Capacitive Switch on Alumina Substrate

در اين مقاله طراحي، شبيه سازي و ساخت يك سوييچ خازني RF MEMS موازي كم تلف بروي موجبر هم صفحه و بستر عايق آلومينا، در باند فركانس GHz 60-40 ارايه شده است. مكانيزم تحريك اين سوييچ بصورت الكترواستاتيكي است. ابتدا موجبر هم-صفحه براي داشتن امپدانس مشخصه ?50 بروي بستر عايق آلومينا طراحي شده، سپس سوييچ مورد نظر طراحي و پس از انتخاب ابعاد آن، پارامترهاي مهم آن توسط شبيه سازي المان محدود و موجي كامل با نرم افزارهاي CoventorWare و HFSS بدست آمده است. در اين مقاله نشان داده شده كه سوييچ طراحي شده داراي عملكرد مناسبي در اين باند فركانسي است، بطوريكه ولتاژ پايين كشنده v25/19، تلفات داخلي dB8/0، تلفات بازگشتي بيشتر از dB8/9 و مقدار ايزولاسيون نيز dB50 حاصل شده است. با توجه به ابعاد طراحي شده، نمونه آزمايشگاهي سوييچ بروي بستر آلومينا ساخته شده كه بر اساس اندازه گيري هاي صورت گرفته، مقدار تلفات داخلي dB5/2 و تلفات بازگشتي بيشتر از dB10 حاصل شده است.

In this paper, design, analysis and fabrication of a low loss capacitive RF MEMS shunt switch, which made on the coplanar waveguide transmission line and alumina substrate in the frequency band of 40-60 GHz, is presented. The CPW is designed to have 50? impedance matching on the alumina substrate. Then the desired switch is designed with appropriate dimensions. Afterward the important parameters are obtained by finite element and full-wave electromagnetic simulations by CoventorWare and HFSS. It is shown that for the designed switch, pull-in voltage is 19.25v, insertion-loss is 0.8dB, return-loss is more than 9.8dB and the isolation is 50dB. At the end, the laboratory sample of designed switch is fabricated on alumina substrate and tested, and the possible parameters are obtained. We concluded that the designed switch has appropriate insertion and return loss and good isolation, and fabricated switch has acceptable properties.