RF MEMS 應用指南

本書主要內(nèi)容包括：微機電系統(tǒng)和射頻、MEMS材料和制造工藝、RF開關與微型繼電器、MEMS電感和電容、微電機RF濾波器、微機械移相器、微機械傳輸線及部件、微機械天線、RFMEMS的集成與封裝。本書可供從事微制造技術的人員閱讀，也可作為相關專業(yè)人員的參考用書。本書前言過去20年中，個人無線通信裝置市場的驚人擴展，改變了微波和毫米波領域的研究方向，使它的研究重點從傳統(tǒng)的國防產(chǎn)品研制轉(zhuǎn)到了消費產(chǎn)品的應用開發(fā)。從而，產(chǎn)品數(shù)量得到了成倍增加，對產(chǎn)品的操作功能要求也大幅度減少。這樣一來，就給微機電系統(tǒng)（MEMS）創(chuàng)造了條件，為它在眾多現(xiàn)代和將來的射頻（RF）、微波和毫米波系統(tǒng)中的應用鋪平了道路。這些被稱為RFMEMS的部件，雖然涵蓋了幾乎所有小型化裝置，但它們卻都不外乎是要么按微機械方式運轉(zhuǎn)，要么用微機械技術制造，要么二者兼?zhèn)?。十分幸運的是MEMS的處理技術在過去幾年中已經(jīng)取得了長足的進步，使我們越來越偏重于它們在微波和毫米波乃至光波系統(tǒng)中的應用。MEMS除了具有便于批量生產(chǎn)和產(chǎn)品小型化等優(yōu)點之外，還經(jīng)常能夠憑借這些優(yōu)點構建出優(yōu)于常規(guī)產(chǎn)品的高效系統(tǒng)來。為克服現(xiàn)有部件中所出現(xiàn)的固有限制，RF及微波應用中的微機械和MEMS基礎系統(tǒng)應運而生。將MEMS為基礎的制造技術融合到微波及毫米波系統(tǒng)中去的激勵因素甚多，但仍大致可以歸結為以下三個方面。第一，隨著頻率的增加，微波器件的尺寸將變得更?。缓撩撞ㄏ到y(tǒng)中的大多數(shù)部件的體積就必然會降至亞毫米范圍。這樣一來，就出現(xiàn)了發(fā)展高精密制造技術的需要，而微機械則恰好能為此開辟出一條切實可行的道路。此外，微機械技術還給系統(tǒng)集成帶來了可能性。第二，在較低頻段（波長為1～2cm），微機械技術應用在微帶天線襯底上，向著為降低有效介電常數(shù)的方向發(fā)展。將微機械技術應用于襯底，不僅改善了天線的輻射效率，而且還增加了帶寬。許多MEMS微波部件都旨在降低插入損耗和增加帶寬。第三個因素來源于采用表面微機械的部件，如RF開關，可調(diào)電容器和微電感等。普通RF開關系統(tǒng)，如PIN二極管開關，是無法在較高頻率上應用的。最近，已有報道介紹了只需極低致動電壓的MEMSRF開關。在微波頻段，微機械集總元件能夠替代分布單元；這樣，既便于集成又能改善帶寬。與此相似，微機械或MEMS移相器也能夠替代在高GHz頻段插損很高的現(xiàn)有結構。還可以看到，微制造技術能幫助實現(xiàn)10MHz以上的高Q微機械濾波器，而微機械聲表面波（SAW）濾波器所填補的頻率空白已高達2GHz。上述部件的制造工藝及優(yōu)點在本書中都會廣泛地涉及。另外，為了使內(nèi)容更完整，本書還簡要介紹了部件的封裝處理辦法。我們極力推薦書中這些題目，目的是為了激起畢業(yè)生們對微制造技術及其應用的興趣，并投入到相關的研究中來。因此，我們期待本書的有關章節(jié)能夠成為電子和機械工程系、應用物理或材料科學系的課程內(nèi)容。本書也適用于本領域的研究工作者，作為他們開拓視野的一本參考書。本書取材于賓西法尼亞州州立大學新近在RFMEMS方面創(chuàng)辦的高級教程，以及它在世界各地所開辦的眾多短期培訓班課程。課程合作者們?yōu)槌鋵嵄緯膬?nèi)容提出過許多有價值的建議，為此再次向他們表示衷心的感謝。我們還要特別感謝我們的同事和學生TaeksooJi，YananSha，RoopaTellakula，HargsoonYoon和BeiZhu，感謝他們在電子和聲學材料及器件中心為本書手稿的籌備所做的貢獻。我們衷心感謝VasundanaV.Varadan和RichardMcNitt教授，感謝他們的支持和鼓勵。同時，也感謝我們的家屬，特別是NisyJohn，感謝她在手稿準備過程中所表現(xiàn)出來的大度和耐心。我們還要感謝為本書的引證工作做出貢獻的眾多研究人員。需要感謝的還有出版界朋友們，感謝他們在本書的策劃過程中所給予的支持、鼓勵和援助。

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