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射频微机电系统(简称RF MEMS)通过机械移动或振动实现了射频电子器件的功能。在低到中功率应用中,RF MEMS开关具有比传统半导体开关更低的插损、更低的直流功耗和更高的线性度。RF MEMS谐振器具有与晶体谐振器相近的Q值,且更易集成、更抗震。然而,RF MEMS器件也存在某些性能上的劣势,如电容开关速度慢、易自激励,谐振器串联动态电阻太大等。本论文分析了RF MEMS开关的释放机理以及谐振器缝隙宽度的等效方式,在此基础上,寻求提高开关速度,降低谐振器串联动态电阻的方法。同时,对如何减少分布式MEMS传输线(简称DMTL)移相器的偏置电压个数以及如何提高DMTL开关隔离度作了探究性研究。主要内容为:1.针对RF MEMS开关释放时间太长的问题,通过数学推导得到了释放时间的解析表达式,提出了用增大阻尼系数的方法来缩短释放时间,就其中的两种方案进行了理论分析和仿真验证。有限元仿真结果表明:增设顶梁结构和调整驱动电压波形均能在不改变原有设计的情况下增大阻尼,缩短释放时间。2.针对多位DMTL移相器驱动电压过多的问题,通过改变梁的支撑结构实现了单个驱动电压可以控制多个状态。相比原有多驱动电压方案,单驱动电压移相器的相位会发生微小偏移(<1‰),考虑工艺影响后这种偏移仍然很小(<1‰)。此移相器仅需一个0-75V的可调直流电压控制,具有5个状态。3.自激励现象限制了RF MEMS电容开关功率处理能力的提高。虽然具有金属-空气-金属(MAM)电容的开关结构不易发生自激励,但是其关态隔离度不高。修改MAM电容上极板的弹性系数后,上极板可以随开关梁一同下拉,这种开关的关态隔离度明显提高。此开关发生自激励的功率比原有电容开关高18.2~38.9dB(30GHz),隔离度比DMTL开关高3.15-5.85dB (30GHz)。4.为了克服MEMS工艺加工窄缝隙的困难,通过电极的悬置和静电力的驱动,实现了电极的移动,从而缩短了电极-圆盘缝隙,减小了动态电阻。通过推导有效缝隙宽度使电极移动后的缝隙宽度得以度量,电极的移动使缝隙宽度由0.1~1.1μm缩短为0.0016~0.01μm,串联动态电阻也降低为原来的6.19×10-8倍以下。