GaAs基高性能MEMS微波功率检测芯片

为了提高电容式MEMS微波功率检测芯片的性能,设计了一种GaAs基高性能MEMS微波功率传感芯片。通过建立双导固支梁电容模型,分析了传感芯片的传输特性、过载功率与灵敏度特性。在双导固支梁电容模型中提出了平行极板的两个等效条件;同时提出了一种新的梁宽等效方式,解决了双梁结构等效梁宽的失配问题,减小了模型的相对误差。双导固支梁电容模型很好地解释了导向梁的厚长比与初始高度对传感器过载功率和灵敏度的影响。测试结果表明,双导固支梁MEMS微波功率传感芯片在200 mW输入功率内的灵敏度为14.3 fF/W,而灵敏度的理论值为13.5 fF/W,两者的相对误差仅5.6%。因此,该理论模型对固支梁MEMS微波功率传感芯片的设计具有一定的借鉴意义。

基于多MEMS梁的微波功率检测芯片

为了优化MEMS微波功率检测芯片的微波性能,提高其制备的可靠性,建立了悬臂梁结构在线式MEMS微波功率检测芯片的S参数模型,研究了悬臂梁的数目对微波功率检测芯片微波性能的影响。对多梁结构微波功率检测芯片微波性能进行理论推导和仿真,制备了单梁、双梁结构MEMS微波功率检测芯片样品,并进行了测试。结果表明,在8~12 GHz的频率范围内,单梁结构的微波功率检测芯片回波损耗小于-27 dB,双梁结构的微波功率检测芯片回波损耗小于-18.5 dB,单梁、双梁微波功率检测芯片传输特性变化趋势与理论值基本一致,验证了S参数模型的正确性。

电容式MEMS微波功率检测芯片悬臂梁负载模型的构建与应用

为了提升电容式微电子机械系统(MEMS)微波功率检测芯片的性能,针对典型的单悬臂梁结构,建立悬臂梁负载模型。根据有限元仿真验证结果,等效受力位置设置在悬臂梁与信号线交叠电容内侧边缘时,悬臂梁形变情况拟合度最高,相对误差仅11.42%。利用该模型分析了电容式MEMS微波功率检测芯片的过载功率、灵敏度以及温度特性等。实验结果表明,检测芯片在X波段范围内的回波损耗均小于-10 dB;在输入信号频率为10 GHz条件下,检测芯片的灵敏度为62.54 fF/W,而悬臂梁负载模型的灵敏度预测值为51.91 fF/W,与测试值相对误差仅为17.01%。因此,该理论模型对电容式MEMS悬臂梁微波功率检测芯片的设计具有一定的研究价值。