RF MEMS 應(yīng)用指南

本書主要內(nèi)容包括：微機(jī)電系統(tǒng)和射頻、MEMS材料和制造工藝、RF開關(guān)與微型繼電器、MEMS電感和電容、微電機(jī)RF濾波器、微機(jī)械移相器、微機(jī)械傳輸線及部件、微機(jī)械天線、RFMEMS的集成與封裝。本書可供從事微制造技術(shù)的人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)人員的參考用書。本書前言過去20年中，個人無線通信裝置市場的驚人擴(kuò)展，改變了微波和毫米波領(lǐng)域的研究方向，使它的研究重點(diǎn)從傳統(tǒng)的國防產(chǎn)品研制轉(zhuǎn)到了消費(fèi)產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)。從而，產(chǎn)品數(shù)量得到了成倍增加，對產(chǎn)品的操作功能要求也大幅度減少。這樣一來，就給微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）創(chuàng)造了條件，為它在眾多現(xiàn)代和將來的射頻（RF）、微波和毫米波系統(tǒng)中的應(yīng)用鋪平了道路。這些被稱為RFMEMS的部件，雖然涵蓋了幾乎所有小型化裝置，但它們卻都不外乎是要么按微機(jī)械方式運(yùn)轉(zhuǎn)，要么用微機(jī)械技術(shù)制造，要么二者兼?zhèn)?。十分幸運(yùn)的是MEMS的處理技術(shù)在過去幾年中已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，使我們越來越偏重于它們在微波和毫米波乃至光波系統(tǒng)中的應(yīng)用。MEMS除了具有便于批量生產(chǎn)和產(chǎn)品小型化等優(yōu)點(diǎn)之外，還經(jīng)常能夠憑借這些優(yōu)點(diǎn)構(gòu)建出優(yōu)于常規(guī)產(chǎn)品的高效系統(tǒng)來。為克服現(xiàn)有部件中所出現(xiàn)的固有限制，RF及微波應(yīng)用中的微機(jī)械和MEMS基礎(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。將MEMS為基礎(chǔ)的制造技術(shù)融合到微波及毫米波系統(tǒng)中去的激勵因素甚多，但仍大致可以歸結(jié)為以下三個方面。第一，隨著頻率的增加，微波器件的尺寸將變得更??；毫米波系統(tǒng)中的大多數(shù)部件的體積就必然會降至亞毫米范圍。這樣一來，就出現(xiàn)了發(fā)展高精密制造技術(shù)的需要，而微機(jī)械則恰好能為此開辟出一條切實(shí)可行的道路。此外，微機(jī)械技術(shù)還給系統(tǒng)集成帶來了可能性。第二，在較低頻段（波長為1～2cm），微機(jī)械技術(shù)應(yīng)用在微帶天線襯底上，向著為降低有效介電常數(shù)的方向發(fā)展。將微機(jī)械技術(shù)應(yīng)用于襯底，不僅改善了天線的輻射效率，而且還增加了帶寬。許多MEMS微波部件都旨在降低插入損耗和增加帶寬。第三個因素來源于采用表面微機(jī)械的部件，如RF開關(guān)，可調(diào)電容器和微電感等。普通RF開關(guān)系統(tǒng)，如PIN二極管開關(guān)，是無法在較高頻率上應(yīng)用的。最近，已有報道介紹了只需極低致動電壓的MEMSRF開關(guān)。在微波頻段，微機(jī)械集總元件能夠替代分布單元；這樣，既便于集成又能改善帶寬。與此相似，微機(jī)械或MEMS移相器也能夠替代在高GHz頻段插損很高的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。還可以看到，微制造技術(shù)能幫助實(shí)現(xiàn)10MHz以上的高Q微機(jī)械濾波器，而微機(jī)械聲表面波（SAW）濾波器所填補(bǔ)的頻率空白已高達(dá)2GHz。上述部件的制造工藝及優(yōu)點(diǎn)在本書中都會廣泛地涉及。另外，為了使內(nèi)容更完整，本書還簡要介紹了部件的封裝處理辦法。我們極力推薦書中這些題目，目的是為了激起畢業(yè)生們對微制造技術(shù)及其應(yīng)用的興趣，并投入到相關(guān)的研究中來。因此，我們期待本書的有關(guān)章節(jié)能夠成為電子和機(jī)械工程系、應(yīng)用物理或材料科學(xué)系的課程內(nèi)容。本書也適用于本領(lǐng)域的研究工作者，作為他們開拓視野的一本參考書。本書取材于賓西法尼亞州州立大學(xué)新近在RFMEMS方面創(chuàng)辦的高級教程，以及它在世界各地所開辦的眾多短期培訓(xùn)班課程。課程合作者們?yōu)槌鋵?shí)本書的內(nèi)容提出過許多有價值的建議，為此再次向他們表示衷心的感謝。我們還要特別感謝我們的同事和學(xué)生TaeksooJi，YananSha，RoopaTellakula，HargsoonYoon和BeiZhu，感謝他們在電子和聲學(xué)材料及器件中心為本書手稿的籌備所做的貢獻(xiàn)。我們衷心感謝VasundanaV.Varadan和RichardMcNitt教授，感謝他們的支持和鼓勵。同時，也感謝我們的家屬，特別是NisyJohn，感謝她在手稿準(zhǔn)備過程中所表現(xiàn)出來的大度和耐心。我們還要感謝為本書的引證工作做出貢獻(xiàn)的眾多研究人員。需要感謝的還有出版界朋友們，感謝他們在本書的策劃過程中所給予的支持、鼓勵和援助。

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