Bộ cộng hưởng bán sóng có thể điều chỉnh tần số sử dụng tụ điện biến thiên MEMS

Emerald - Tập 20 Số 1 - Trang 21-25 - 2003
Patrick Bell1, Nils Hoivik1, Victor Bright1, Zoya Popovic1
1Department of Electrical Engineering, University of Colorado, Boulder, CO, USA

Tóm tắt

Chúng tôi trình bày một bộ cộng hưởng bán sóng có thể điều chỉnh tần số tại 3 GHz với tụ điện biến thiên dựa trên hệ thống microelectromechanical (MEMS) làm phần tử điều chỉnh. Tụ điện được chế tạo bằng công nghệ quy trình MEMS đa người dùng (MUMPs) do JDS/Cronos cung cấp, và được chuyển sang một nền đế alumina thông qua quy trình flip-chip phát triển tại chỗ. Tụ điện này được kích hoạt bằng điện tĩnh. Phản ứng C-V thu được là tuyến tính với độ dốc 0,05 pF/V cho một loạt các điện áp kích hoạt rộng. Thiết bị MEMS có tỉ số điện dung 3:1 cho điện áp bias từ 0-70 V, với hệ số Q là 140 được đo tại 1 GHz. Một bộ cộng hưởng microstrip có thể điều chỉnh bán sóng với các đường bias được thiết kế để bao gồm thiết bị MEMS này, cho thấy tính tuyến tính trong điều chỉnh tần số lên đến 180 MHz (6 phần trăm) xung quanh 3 GHz với băng thông không đổi 3 dB là 160 MHz trên toàn bộ dải điều chỉnh. Mức tiêu thụ điện năng của thiết bị MEMS được đo là bỏ qua.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Brank, J., Yao, Z.K., Eberly, M., Malczewski, A., Varian, K. and Goldsmith, C.L. (2001), “RF MEMS‐based tunable filters”, International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, pp. 276–84. Dec, A. and Suyama, K. (2000), “Microwave MEMS‐based voltage controlled oscillators”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48 No. 11, pp. 1943–9. George, S.M., Ott, A.W. and Klaus, J.W. (1996), “Surface chemistry for atomic layer growth”, Journal of Physical Chemistry No. 100, pp. 13121–31. Goldsmith, C.L., Malczewski, A., Yao, Z.J., Chen, S., Ehmke, J. and Hinzel, D.H. (1999), “RF MEMS variable capacitors for tunable filters”, International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, pp. 362–74. Harsh, K.F., Bright, V.M. and Lee, Y.C. (2000), “The realization and design considerations of a flip‐chip integrated MEMS tunable capacitor”, Sensors and Actuators, Vol. 80 No. 2, pp. 108–18. Hoivik, N., Lee, Y.C. and Bright, V.M. (2001a),. Flip‐chip variable high‐Q MEMS capacitor for RF applications, Proceedings of IPACK 2001. The Pacific RIM/ASME International Electronic Packaging Technical Conference and Exhibition, 8‐13 July 2001, Kauai, Hawaii, USA, p. 15545. Hoivik, N., Michalicek, A., Lee, Y.C., Gupta, K.C. and Bright, V.M. (2001b), Digitally controllable variable high‐Q MEMS capacitor for RF applications, IEEE MTT‐S 2001 International Microwave Symposium Digest, 20‐25 May 2001, Phoenix, AZ, pp. 2115‐18. Hoivik, N., Elam, J.W., George, S.M., Gupta, K.C., Bright, V.M. and Lee, Y.C. (2002a), Atomic layer deposition (ALD) for reliable RF MEMS, IEEE MTT‐S International Microwave Symposium Digest, Seattle, WA, USA (in press). Hoivik, N., Elam, J.W., Linderman, R., Bright, V.M., George, S.M. and Lee, Y.C. (2002b), Atomic layer deposition of conformal dielectric and protective coatings for released micro‐electromechanical devices, IEEE International MEMS 2002 Conference Technical Digest, 20‐24 January 2002, Las Vegas, NV, pp. 455‐8. Irwin, R.S., Zhang, W., Harsh, K.F. and Lee, Y.C. (1998), Quick prototyping of flip‐chip assembly with MEMS, Proceedings of the 1998 IEEE Radio and Wireless Conference (RAWCON 1998), 9‐12 August 1998, Colorado Springs, CO, pp. 293‐6. Kapilevich, B. and Lukjanets, R. (1999), Optimization of varactor tunable microstrip resonators for wireless applications, High Power Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications, MIA‐ME 1999. Proceedings of the IEEE‐Russia Conference, pp. II60 ‐II67. Liu, Y., Borgioli, A., Nagra, A.S. and York, R.A. (2001), “Distributed MEMS transmission lines for tunable filter applications”, Internationl Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, pp. 254–60. Maboudian, R., Ashursts, W.R. and Carraro, C. (2000), “Self‐assembled monolayers as anti‐stiction coatings for MEMS: characteristics and recent developments”, Sensors and Actuators A No. 82, pp. 219–23. Muldavin, J.B. and Rebeiz, G.M (2000), “X‐band tunable MEMS resonators”, Silicon Monolithic Integrated Circuits for RF Systems Digest, pp. 116–18. Rebeiz, G.M. and Muldavin, J.B. (2001), “RF MEMS switches and switch circuits”, IEEE Microwave Magazine, Vol. 2 No. 4, pp. 59–71. Stoldt, C.R., Carraro, C, Ashurst, W.R., Fritz, M.C., Gao, D. and Maboudian, R. Novel low‐temperature CVD process for silicon carbide MEMS, Transducers 2001 Digest, Munich, Germany, pp 984‐7. Yao, J.J. (2000), “RF MEMS from a device perspective”, Journal of Micromechanics and Microengineering: Structures, Devices and Systems, Vol. 10 No. 4, pp. R9–R38.