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MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现

南雪莉 张斌珍 杨昕 崔建利 葛少雷

南雪莉, 张斌珍, 杨昕, 崔建利, 葛少雷. MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1020002-1020002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020002
引用本文: 南雪莉, 张斌珍, 杨昕, 崔建利, 葛少雷. MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1020002-1020002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020002
Nan Xueli, Zhang Binzhen, Yang Xin, Cui Jianli, Ge Shaolei. Design and implementation of MEMS switch broadband programmable step attenuator[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1020002-1020002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020002
Citation: Nan Xueli, Zhang Binzhen, Yang Xin, Cui Jianli, Ge Shaolei. Design and implementation of MEMS switch broadband programmable step attenuator[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1020002-1020002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020002

MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现

doi: 10.3788/IRLA201645.1020002
基金项目: 

国家自然科学基金(51475438);山西省研究生创新项目(2016BY124);山西省回国留学人员科研资助项目(2014-055);山西省中北大学基金项目(20161348)

详细信息
    作者简介:

    南雪莉(1987-),女,博士生,主要从事微纳器件与系统方面的研究。Email:nanxueli@yeah.net

  • 中图分类号: TN62

Design and implementation of MEMS switch broadband programmable step attenuator

  • 摘要: 提出了一种基于MEMS开关的射频衰减器设计方案。首先对整体电路的基础结构进行了设计,选择以CPW(共面波导)为传输线,接触式MEMS开关作控制器件,同时以开关中的电容作为断路时的平衡电容进行Q值匹配;其次,通过理论推导与计算得到了波导的截面尺寸;然后按所需衰减量计算T型网络各个电阻的阻值大小。再按照计算值在CST微波工作室中建模仿真,对比单级衰减和展频二级衰减的S参数,可以发现,在Q值匹配后的电路中,射频信号可以在更宽的频段内保持稳定衰减。最后通过UV-LIGA技术结合氧化钽电阻工艺对衰减器进行了样片试制与结果测试。结果表明,通过Q值匹配可以扩展衰减器的工作频段,为高频信号的稳定衰减提出了一种可行性方案。
  • [1] Askari M, Kaabi H, Kavian Y S. A switched T-attenuator using 0.18m CMOS optimized switches for DC-20 GHz[J]. AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2015, 69:17605.
    [2] Gao F, Ouyang X, Yang H, et al. A novel pulsation attenuator for aircraft piston pump[J]. Mechatronics, 2013, 23:566-572.
    [3] Cceres-Vlez P R, Fascineli M L, Yate L, et al. Humic acid:A natural attenuator of toxicity of silver nanoparticles in zebrafish embryos[J]. Toxicology Letters, 2015, 238:S205.
    [4] Reiner B, Wang W, Liu J, et al. Platelet-activating factor attenuation of long-term potentiation in rat hippocampal slices via protein tyrosine kinase signaling[J]. Neuroscience Letters, 2016, 615:83-87.
    [5] Angira M, Rangra K. A novel design for low insertion loss, multi-band RF-MEMS switch with low pull-in voltage[J]. Engineering Science and Technology, 2016, 19:171-177.
    [6] Abhilash P, Sebastian M T, Surendran K P. Structural, thermal and dielectric properties of rare earth substituted eulytite for LTCC applications[J]. Journal of the European Ceramic Society, 2016, 36:1939-1944.
    [7] Yoshida M, Matsumoto H, Shintake T, et al. High-power microwave attenuator employing slow wave structure, nuclear instruments and methods in physics research section A:accelerators, spectrometers[J]. Detectors and Associated Equipment, 2012, 693:6-10.
    [8] He X J, Lv Z Q, Liu B, et al. High-isolation lateral RF MEMS capacitive switch based on HfO2 dielectric for high frequency applications[J]. Sensors and Actuators A:Physical, 2012, 188:342-348.
    [9] Zhang Y, Zhuang Y, Li Z, et al. A 5-bit lumped 0.18-m CMOS step attenuator with low insertion loss and low phase distortion in 3-22 GHz applications[J]. Microelectronics Journal, 2014, 45:468-476.
    [10] Yin Jianlin, Huang Xuguang, Liu Songhao. A variable optical attenuator based on the photonic crystal wave-guide[J]. Chinese Journal of Lasers, 2007, 34(5):671-674. (in Chinese)殷建玲, 黄旭光, 刘颂豪. 光子晶体波导可调光衰减器[J]. 中国激光, 2007, 34(5):671-674.
    [11] Zhang Yuncong, Chen Zhe, Jiang Peifan, et al. All-fiber thermooptical variable optical attenuator[J]. Chinese Journal of Lasers, 2007, 34(8):1110-1114. (in Chinese)张云聪, 陈哲, 江沛凡, 等. 全光纤热光型可变光衰减器[J]. 中国激光, 2007, 34(8):1110-1114.
    [12] Xu Shengqi, Xin Yujun, Han Wenjie, et al. Research on a continuously tunable space optical attenuator[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(2):673-676. (in Chinese)徐圣奇, 辛玉军, 韩文杰, 等. 一种可连续调谐空间光学衰减器的研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(2):673-676.
    [13] Su An. Photonic crystal quantum well with function of multi-channel photonic filtering and amplifying[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(3):727-732. (in Chinese)苏安. 实现多通道光滤波与放大功能的光子晶体量子阱[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(3):727-732.
    [14] Li Zhiquan, Tian Xiuxian, Wang Huibo. Novel fiber-typed variable optical attenuator[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(8):1371-1376. (in Chinese)李志全, 田秀仙, 王会波. 新型全光纤可调光衰减器[J]. 光学精密工程, 2008, 16(8):1371-1376.
    [15] Wang Siwen, Guo Lihong, Zhao Shuai, et al. Experiments of high power CO2 laser distuibance to far field HgCdTe detectors[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(4):798-804. (in Chinese)王思雯, 郭立红, 赵帅, 等. 高功率CO2激光对远场HgCdTe探测器的干扰实验[J]. 光学精密工程, 2010, 18(4):798-804.
  • [1] 魏超, 初凤红, 卞正兰, 魏芳.  短相干半导体激光器的射频调制特性及应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220553-1-20220553-9. doi: 10.3788/IRLA20220553
    [2] 康丁, 王春阳, 王子硕, 王增, 郑青泉.  基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210827-1-20210827-10. doi: 10.3788/IRLA20210827
    [3] 管雯璐, 谭逢富, 侯再红, 秦来安, 何枫, 张巳龙, 吴毅.  探测器阵列靶散射取样衰减单元设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210150-1-20210150-8. doi: 10.3788/IRLA20210150
    [4] 唐化江, 郑义军, 谭荣清, 黄文武, 刘峻曦, 李辉, 宁方晋, 卢越, 朱子任.  RF-CO2激光器射频电源监控平台 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210035-1-20210035-7. doi: 10.3788/IRLA20210035
    [5] 王梦宇, 范乐康, 吴凌峰, 卢志舟, 刘波, 郭状, 谢成峰.  基于超高Q值氟化镁晶体微腔的克尔光频梳产生研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210481-1-20210481-6. doi: 10.3788/IRLA20210481
    [6] 杨银辉, 郑义军, 朱子任, 孙科, 唐化江, 谭荣清, 苏新军.  脉冲气体激光器用固态高压开关的研制 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200045-1-20200045-7. doi: 10.3788/IRLA20200045
    [7] 明淑娴, 魏志伟, 刘萌, 罗爱平, 徐文成, 罗智超.  调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805009-0805009(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0805009
    [8] 史叶欣, 李九生.  双层石墨烯电控开关设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 520003-0520003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0520003
    [9] 孙志红, 张波, 夏彦文.  光开关玻璃的飞秒光学开关特性 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 121001-0121001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0121001
    [10] 张健, 于永吉, 姜承尧, 王子健, 王彬, 陈薪羽, 金光勇.  高重频Nd:YVO4声光调Q与RTP电光调Q激光器实验对比分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205002-0205002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0205002
    [11] 唐秀福, 苏安, 何小超, 吕琳诗, 黎玉婷, 高英俊.  四元异质结构光子晶体的光开关功能 . 红外与激光工程, 2017, 46(S1): 120-124. doi: 10.3788/IRLA201746.S121003
    [12] 冯文, 颜凡江, 赵梁博, 杨超, 李旭.  基于Marx发生器的快速Q开关驱动电路设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906009-0906009(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0906009
    [13] 庄令平, 张雄军, 张君, 郑建刚, 龙蛟, 田晓琳, 郑奎兴, 朱启华.  薄膜电极重频电光开关的热管理 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 921001-0921001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0921001
    [14] 施蕊, 徐畅, 徐锐, 石诺, 杨扬, 钱丽勋, 王欣, 李卓.  基于MEMS的红外动态图像生成技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 204002-0204002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0204002
    [15] 康子建, 谷一英, 朱文武, 范峰, 胡晶晶, 赵明山.  利用DFB激光器非线性的高线性射频光传输链路 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0806004
    [16] 米仁杰, 万助军, 汪涵.  MEMS可调谐平顶窄带光学滤波器 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 720001-0720001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0720001
    [17] 陈河, 陈胜平, 侯静, 姜宗福.  1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2900-2905.
    [18] 徐圣奇, 辛玉军, 韩文杰, 王治中, 张文平, 邬双阳, 董光焰, 李卫森.  一种可连续调谐空间光学衰减器的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 673-676.
    [19] 江小峰, 林春, 谢海鹤, 黄元庆, 颜黄苹.  MEMS F-P 干涉型压力传感器 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2257-2262.
    [20] 李晓龙, 王江安, 吴亚明.  MEMS双光纤位移声传感器设计与分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2505-2509.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-11
  • 修回日期:  2016-03-23
  • 刊出日期:  2016-10-25

MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现

doi: 10.3788/IRLA201645.1020002
    作者简介:

    南雪莉(1987-),女,博士生,主要从事微纳器件与系统方面的研究。Email:nanxueli@yeah.net

基金项目:

国家自然科学基金(51475438);山西省研究生创新项目(2016BY124);山西省回国留学人员科研资助项目(2014-055);山西省中北大学基金项目(20161348)

  • 中图分类号: TN62

摘要: 提出了一种基于MEMS开关的射频衰减器设计方案。首先对整体电路的基础结构进行了设计,选择以CPW(共面波导)为传输线,接触式MEMS开关作控制器件,同时以开关中的电容作为断路时的平衡电容进行Q值匹配;其次,通过理论推导与计算得到了波导的截面尺寸;然后按所需衰减量计算T型网络各个电阻的阻值大小。再按照计算值在CST微波工作室中建模仿真,对比单级衰减和展频二级衰减的S参数,可以发现,在Q值匹配后的电路中,射频信号可以在更宽的频段内保持稳定衰减。最后通过UV-LIGA技术结合氧化钽电阻工艺对衰减器进行了样片试制与结果测试。结果表明,通过Q值匹配可以扩展衰减器的工作频段,为高频信号的稳定衰减提出了一种可行性方案。

English Abstract

参考文献 (15)

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