Design and fabrication of RF MEMS switches and instrumentation for performance evaluation
RF MEMS anahtar tasarımı ve üretimi ve performans değerlendirme sistemi
- Tez No: 201711
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR, PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: RF MEMS, metal metal kontaklı anahtar, elektromanyetik modelleme, mekanik modelleme, dinamik analiz donanımı, RF yük kaldırımı, güvenilirlik, hareketlendirme, dağıtım devresi, güç elektroniği, hareketlendirme dalgaları, RF MEMS, metal-to-metal contact switch, EM modeling, mechanical modeling, switching time setup, power handling, reliability, biasing, distribution network, power electronics, actuation waveforms
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Bu tezde metal metal kontaklı anahtarların RF ve mekanik tasarımları anlatılmıştır. Metal metal kontaklı anahtarlar, kapasitif anahtarların sınırlı reaktans göstermesinden dolayı, özellikle düşük frekanslı uygulamalarda tercih edilmektedir. Tasarlanan anahtar için çalışma bandı DC'den başlayarak X-bandı içermektedir. Üretilen yapılarda 20 GHz'e kadar ölçülen araya sokma kaybı 0.2 dB'den daha düşük, dönüş yitimi 30 dB'den yüksek ve yalıtım 20 dB'den yüksek olarak ölçülmüştür. Aynı yapı için 10 GHz'e kadar yalıtım 25 dB'den yüksek olarak ölçülmüştür. Bu tip anahtarlar, geniş bantlı uygulamalarda, düşük araya sokma kaybı ve yüksek yalıtım sağlamaktadır. Yapının dinamik analizinin yapılabilmesi, hareketlendirme ve geri bırakma potansiyellerinin ölçümü, anahtarlama süresi ve RF yük kaldırımı değerlerinin ölçümü için zamana bağlı ölçümlerinin yapılması gereklidir. Bununla birlikte, ölçülen elemanlardaki aksama ve bozulmalar, zamana bağlı olarak ayırt edilebilmektedir. Bu nedenle, zamana bağlı değişikliklerin izlenebileceği bir donanım üretilmiştir. Ayrıca RF MEMS yapıların bozulma nedenleri incelenerek, hareketlendirme dalgalarının oluşturulması için bir güç elektroniği devresi tasarlanıp üretilmiştir. Üretilen güç elektroniği devresiyle, anahtarlar doğrudan DC beslenmek yerine, değişken dalgalı, tek veya çift kutuplu ve çok seviyeli dalgalarla beslenebilecektir. RF MEMS yapıların yaşam süresi, farklı hareketlendirme dalgaları altında ölçülmüştür. Bu tezde son olarak, üretilen anahtarların karmaşık sistemlerde kullanılmasına olanak sağlamak ya da bu devrelerin üretim sonrası ölçümlerini gerçekleştirebilmek için kontrol devresi geliştirilmiştir. RF MEMS devre elemanlarının hareketlendirilmesi yüksek gerilimli dalgalarla sağlanmaktadır. Yüksek gerilimli dalgaların kontrol ve dağıtımı için düşük gerilimlerde kullanılan devre elemanları yeterli olmamaktadır. Dağıtım kartı anahtarların açılıp kapanmasını, gereksinimlere göre kontrol edecek şekilde tasarlanmıştır. Böylece, büyük ölçekli RF MEMS sistemlerin kontrolü mümkün olacaktır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the RF and mechanical design of a metal-to-metal contact RF MEMS switch. Metal-to-metal contact RF MEMS switches are especially preferred in low frequency bands where capacitive switches suffer from isolation due to the limited reactance. Frequency band of operation of the designed switch is from DC to beyond X-band. Measured insertion loss of the structure is less than 0.2 dB, return loss is better than 30 dB, and isolation is better than 20 dB up to 20 GHz. Isolation is greater than 25 dB below 10 GHz. Hence, for wideband applications, this switch offers very low loss and high isolation. Time domain measurement is necessary for the investigation of the dynamic behavior of the devices, determination of the `pull in? and `pull out? voltages of the membranes, switching time and power handling of the devices. Also, failure and degradation of the switches can be monitored using the time domain setup. For these purposes a time domain setup is constructed. Moreover, failure mechanisms of the RF MEMS devices are investigated and a power electronic circuitry is constructed for the biasing of RF MEMS switches. Advantage of the biasing circuitry over the direct DC biasing is the multi-shape, high voltage output waveform capability. Lifetimes of the RF MEMS devices are investigated under different bias configurations. Finally, for measurement of complicated RF MEMS structures composed of large number of switches, a bias waveform distribution network is constructed where conventional systems are not adequate because of the high voltage levels. By this way, the necessary instrumentation is completed for controlling a large scale RF MEMS system.
Benzer Tezler
- A Phase shifter using RF MEMS technology
RF MEMS teknolojisi ile faz kaydırıcı
HÜSEYİN SAĞKOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SENCER KOÇ
YRD. DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- An adjustable impedance matching network using RF MEMS technology
RF MEMS teknoloji ile ayarlanabilir empedans uyumlama devresi
MEHMET ÜNLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ.DR. TAYFUN AKIN
Y.DOÇ.DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Realization of micromachined-electromechanical devices for wireless communication applications
Haberleşme sistemleri uygulamaları için mikroişlenmiş - elektromekanik aygıtların gerçeklenmesi
EMRE HEVES
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Mikrodalga radyo frekans mikro-elektro-mekanik (RF MEMS) anahtar tasarımı ve üretim süreçlerinin geliştirilmesi
Design and process development of microwave RF MEMS switches
KAAN DEMİREL
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM YAZGAN
- Re-configurable microstrip patch antennas controlled by RF mems switches
RF mems anahtarlar ile kontrol edilebilir tekrar-ayarlanabilir mikroşerit yama antenler
SİNAN ONAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
DOÇ. DR. LALE ALATAN