射频微机电系统的理论、设计、制备及应用PDF电子书下载

第一章 RF MEMS 1

1.1 MEMS概述 1

1.2 RF MEMS简介 3

1.3 RF MEMS发展历史 4

1.4 RF MEMS常用工艺 9

1.4.1体硅工艺 9

1.4.2表面硅工艺 10

1.5 RF MEMS应用 12

1.5.1在可重构电路中的应用 13

1.5.2在手提式无线系统中的应用 15

1.5.3在基站中的应用 16

1.5.4在无线能量传输中的应用 18

参考文献 20

第二章 RF MEMS设计与仿真 25

2.1 ANSYS 25

2.1.1主要功能 26

2.1.2分析实例：平行板电容 26

2.2 CoventorWare 28

2.2.1主要功能 28

2.2.2分析实例：可调电容 29

2.3 IntelliSuite 31

2.3.1主要功能 31

2.3.2分析实例：RF开关 32

2.4 HFSS 34

2.4.1主要功能 34

2.4.2分析实例：矩形波导腔体天线 36

2.5 CST Microwave Studio 38

2.5.1主要功能 39

2.5.2分析实例：喇叭天线 39

2.6 GOMSOL 40

2.6.1主要功能 40

2.6.2分析实例：梳齿电容 41

参考文献 42

第三章 RF MEMS传输线 43

3.1概述 43

3.1.1传输线的基本原理 43

3.1.2传输线的分类与参量 44

3.1.3传输线的损耗 46

3.2微带线 47

3.2.1概述 47

3.2.2有效介电常数、特性阻抗的计算 49

3.2.3微带线的损耗 50

3.2.4表面波和高次模式的影响 50

3.3带状线 51

3.3.1概述 51

3.3.2传播常数、特征阻抗的计算 52

3.3.3带状线的损耗 53

3.4槽线 54

3.4.1概述 54

3.4.2波长及特性阻抗的计算 54

3.5鳍线 56

3.5.1概述 56

3.5.2波导波长及特性阻抗的计算 56

3.6共面波导 58

3.6.1概述 58

3.6.2特性阻抗、有效介电常数及介质损耗的计算 59

3.7微机械平面传输线 60

3.7.1薄膜支撑传输线 60

3.7.2微屏蔽传输线 62

3.7.3 LIGA微机械传输线 64

3.7.4 V型槽共面波导和W型槽共面波导 65

3.7.5抬高型和覆盖型共面波导 67

3.7.6带隔离薄膜的有限接地共面波导 68

3.7.7浅槽型共面波导 68

3.8微机械波导 69

3.8.1概述 69

3.8.2内嵌于LTCC基板的微机械波导 71

参考文献 80

第四章 RF MEMS电感 83

4.1 MEMS电感的分类 83

4.1.1栅型电感 83

4.1.2螺旋型电感 84

4.1.3螺线管型电感 86

4.1.4可调电感 90

4.2电感的关键参数 94

4.2.1电感量 94

4.2.2品质因数 95

4.2.3损耗机制 95

4.3平面螺旋电感 96

4.3.1平面螺旋电感的设计 97

4.3.2平面螺旋电感的加工 99

4.3.3平面螺旋电感的测试分析 100

4.4螺线管电感 102

4.4.1螺线管电感的设计 103

4.4.2螺线管电感的加工 107

4.4.3螺线管电感的测试分析 110

4.5可调电感 112

4.5.1可调电感的设计 112

4.5.2可调电感的加工 114

4.5.3可调电感的测试分析 116

参考文献 117

第五章 RF MEMS可变电容 124

5.1可变电容的分类 124

5.1.1平行板可变电容 124

5.1.2三极板可变电容 126

5.1.3梳齿式可变电容 127

5.1.4其他类型的可变电容 129

5.2可变电容的关键参数 131

5.3平行板可变电容 133

5.3.1可动极板的形变分析 133

5.3.2可变电容的动力学分析 140

5.3.3刻蚀孔对可变电容的影响 144

5.4平行板可变电容的加工 149

5.4.1关键工艺 149

5.4.2工艺流程 150

5.5平行板可变电容的测试分析 152

参考文献 154

第六章 RF MEMS开关 158

6.1 RF MEMS开关的分类 158

6.2 RF MEMS开关的关键参数 160

6.3横向RF开关 161

6.3.1横向RF开关的研究现状 161

6.3.2横向热驱开关的工作原理 164

6.3.3隔离结构设计 165

6.3.4驱动结构设计 168

6.3.5其他部分的设计 172

6.4 RF开关的加工 174

6.5 RF开关的测试方法 176

6.5.1直流性能测试 176

6.5.2 RF传输性能测试 178

6.5.3可靠性测试 180

6.6 RF开关的性能分析 181

6.6.1直流性能分析 181

6.6.2 RF性能分析 183

6.6.3可靠性 185

6.6.4 性能总结 186

参考文献 186

第七章 RF MEMS滤波器 190

7.1 RF MEMS滤波器的分类 190

7.2滤波器的关键参数 194

7.3无源LC滤波器 196

7.4 RF MEMS滤波器 200

7.4.1设计思路 200

7.4.2仿真计算 202

7.5 RF MEMS滤波器的加工 206

7.6测试分析 208

参考文献 212

第八章 RF MEMS移相器 214

8.1移相器的分类 214

8.2微机械移相器 217

8.2.1非线性延迟线原理 217

8.2.2分布式微机械移相器的电路模型、损耗和移相方式 223

8.3微机械分布式移相器的器件设计 229

8.3.1基于体硅微机械工艺的移相器基本单元设计 229

8.3.2总体结构与参数的确定 232

8.3.3 GND导体宽度有限时的CPW特性分析 235

8.3.4模拟驱动时移相器的电路设计、性能分析及高频电磁仿真 238

8.3.5移相器的数字驱动及其高频电磁仿真模型 248

8.3.6微机械桥膜结构的机械特性分析 250

8.3.7移相器的静态驱动特性分析 253

8.4微机械分布式移相器的加工和测试 254

8.4.1基于体硅工艺的微机械分布式移相器微加工流程及样品 254

8.4.2应力和悬空桥膜厚度的检测及桥膜应力所致变形的测量 255

8.4.3微机械移相器的静态驱动特性测试 260

8.4.4微机械移相器高频测试原理 264

参考文献 272

第九章 RF MEMS天线 275

9.1微带贴片天线 275

9.1.1基本原理 276

9.1.2馈电技术 279

9.1.3带宽的扩展 282

9.1.4圆极化技术 288

9.1.5紧凑化天线 291

9.1.6有源器件与天线的集成 293

9.2微机械毫米波/亚毫米波/THz天线 296

9.2.1平面化的微机械毫米波/亚毫米波天线 298

9.2.2微机械毫米波喇叭天线 301

9.2.3 THz天线 304

9.3微机械可重构天线 309

9.3.1基本原理 311

9.3.2频率可重构天线 312

9.3.3方向图可重构天线 315

9.3.4频率和方向图可同时重构的天线 316

9.3.5多功能可重构天线 318

参考文献 319

第十章 RF MEMS封装 322

10.1 MEMS封装 323

10.1.1 RF封装的特点和作用 324

10.1.2 RF封装的主要类型 325

10.1.3常用封装材料 326

10.1.4片到封装及芯片内部的互连 327

10.2器件级封装 330

10.2.1常见封装形式 330

10.2.2外观及引脚形式 336

10.2.3基板技术 340

10.2.4封装的内互连与I/O 342

10.2.5气密性封装技术 355

10.3圆片级封装技术 374

10.3.1圆片级盖帽封装 374

10.3.2微屏蔽和原位自封装 380

10.4系统级封装 381

10.4.1二维RF MCM 384

10.4.2 3D RF SIP 385

10.4.3可埋入有源/无源元件的柔性基板技术 401

10.4.4集成无源器件 403

10.5前沿技术与挑战 404

参考文献 405

索引 408