【摘 要】
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衰减器是微波测试系统中必不可少的功率控制与调整单元,随着微机电系统（MEMS）的诞生,推动了市场对集成化、小体积、高性能MEMS衰减器的需求。传统衰减器的衰减精度高,但其采用弹性簧片接触,可靠性差、反应时间长、功耗高,并且由于衰减器整体的大体积、高重量,在高频段上因电尺寸过大,导致严重的寄生效应,无法满足现代电子设备的需求。而RF MEMS开关具有小体积、低功耗和高线性度等优点,将其应用于衰减器的
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衰减器是微波测试系统中必不可少的功率控制与调整单元,随着微机电系统（MEMS）的诞生,推动了市场对集成化、小体积、高性能MEMS衰减器的需求。传统衰减器的衰减精度高,但其采用弹性簧片接触,可靠性差、反应时间长、功耗高,并且由于衰减器整体的大体积、高重量,在高频段上因电尺寸过大,导致严重的寄生效应,无法满足现代电子设备的需求。而RF MEMS开关具有小体积、低功耗和高线性度等优点,将其应用于衰减器的制作中可满足微波测试系统对小型化、宽动态范围以及集成一体化的需求。因此,本文开展了一种MEMS步进衰减器设计方案。论文首先进行了MEMS步进衰减器的结构设计。对CPW传输线、RF MEMS开关以及衰减电阻网络进行了理论分析,并对RF MEMS开关和衰减电阻网络的射频性能进行仿真验证。在上述研究成果的基础上,对MEMS步进衰减器进行一体化结构设计,通过HFSS仿真软件得到其射频性能。其次对氮化钽方块电阻精度控制和衰减网络制备工艺进行研究。研究了磁控溅射参数对氮化钽方阻的关系,并得到制备符合方阻理论值的工艺参数。在此基础上,开展衰减电阻网络的工艺制备,并进行射频性能测试,为后续制作MEMS步进衰减器打下基础。随后进行了MEMS步进衰减器的工艺加工进行研究。设计了制作工艺流程及版图绘制,对电镀和牺牲层制备关键工艺进行了重点研究。为了进一步提高MEMS步进衰减器的可靠性,设计了封装工艺流程,制作完成后进行了封装键合强度与气密性测试。最后对制作的MEMS步进衰减器进行了测试分析。测试结果表明,该衰减器中的开关驱动电压在46.4V～60.4V范围内。在50MHz～20GHz频率范围内,该衰减器可实现0～70d B,步进10d B衰减,衰减精度优于±6.49d B,驻波比优于1.87。
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