طراحي‌ و شبيه سازي كليد MEMS با ايزولاسيون بالا براي كاربرد در فركانس هاي بالا

Design and Simulation of High Isolation MEMS Switch for High Frequency Applications

در اين مقاله طراحي‌ و شبيه سازي يك كليد MEMS براي كاربرد در محدوده ي فركانس بالا ارايه شده است. ساختار طراحي شده يك كليد موازي خازني in-line با تير دو سر گيردار به شكل صليب و از جنس طلا است. اين كليد در محدوده ي فركانسي 20 تا 100 گيگاهرتز عملكرد بسيار مناسبي از لحاظ الكترومغناطيسي‌ دارد،‏ به طوري كه ايزولاسيون بالاي dB 23- و dB 26- را در حالت قطع به ترتيب در 20 و 100 گيگاهرتز تامين مي كند. همچنين تلفات انتقالي كليد در حالت وصل برابر dB 16‎/0- و dB 2‎/1- در 20 و 80 گيگاهرتز است. طراحي به گونه اي انجام شده است كه علاوه بر حصول عملكرد الكترومغناطيسي مورد نظر و مناسب،‏ ولتاژ تحريك كليد نيز با طرحي نو كاهش يابد. نوآوري طرح در شكل صليبي ساختار است كه عامل كاهش ولتاژ تحريك نسبت به يك ساختار ساده است. ولتاژ تحريك ساختار 30 ولت است. تحليل و معيارهاي الكترومغناطيسي‌ و مكانيكي به همراه نتايج شبيه سازي ارايه شده است.

This paper presents design and simulation of a new MEMS switch for high frequencies applications. The designed structure is an in-line capacitive shunt fixed-fixed beam switch. The switch has a cross-shaped gold beam. It is optimized to have an excellent electromagnetic performance in the range of 20-100 GHz. It provides very high isolation in the off-state, -23 dB at 20 GHz and -26 dB at 100 GHz. It also provides low insertion loss in the on-state, -0.16 dB at 20 GHz and -1.2 dB at 80 GHz. The switch is designed in a way that besides having a proper electromagnetic performance, the actuation voltage is also reduced. The innovation of the design is the cross shape of the beam which causes the actuation voltage to decrease in comparison with a simple structure. The actuation voltage is 30 V. Electromagnetic and mechanical analysis and simulations of the switch are presented.