RF MEMS技术的发展及应用研究
RF MEMS-射频微机电系统
RF MEMS—射频微机电系统吴群教授关键词：Microelectromechanical system，Radio frequency微机电系统（Microelectromechanical system）代表了一项与集成电路制造工艺相同的新兴技术，在射频与微波领域得到广泛应用。
无线通信发展的趋势是缩小系统尺寸、降低成本和功耗。
本文综述了当前国际上MEMS技术的最新发展现状，对在射频与微波应用的各种MEMS器件关键技术进行了探讨。
最后展望了未来的发展前景。
引言未来的射频与微波系统要求更加灵活、更加复杂，而同时又要求体积小、重量轻和功耗低。
目前最熟悉的应用就是无线通信领域，诸如手机、无线接入、全球定位系统和蓝牙技术。
据信，能够实现上述功能的最有前途的就是与现今集成电路和单片微波集成电路相兼容的平面制造工艺技术----微机电系统（MEMS）。
MEMS是微电子技术基础上发展起来的具有多学科交叉和渗透的新兴学科。
二十一世纪人们将实现把硅/锗有源器件、微加工元件与MEMS器件集成到一块晶片中[1]。
对新世纪里的科学技术、生产方式和人类生产质量都将产生深远的影响，被认为是关系到国家科学技术发展、国防安全和经济繁荣的关键技术。
在美国被国防部先进技术署（DARPA）确定为美国高技术领域的优先发展的新技术。
我国MEMS研究起步较早，在时间上同国外差距不大，在MEMS微型传感器、执行器等研究已有许多成果。
但在MEMS射频与微波应用领域，我国还处于刚刚起步阶段。
MEMS是结合电和机械元件并利用集成电路批量加工工艺、尺寸在微米到毫米的微型器件或器件阵列。
MEMS加工技术采用常规的集成电路加工工艺制造三维机械结构，相应的广泛应用的MEMS加工技术包括硅表面加工、体加工、裂变键合和LIGA加工（采用X射线光刻、电铸、及注塑工艺）。
其中，表面加工是最为重要的技术。
MEMS器件用于射频与微波领域具有执行速度快、损耗低和品质因数高的优点，是最有吸引力和竞争力的[2]。
RF MEMS
RF MEMS:着眼未来射频以及混合信号技术近些年有了巨大的进步同时在无线通信快速增长的市场中占有重要地位。
在新摩尔定律下更高集成度的CMOS技术促进了这一成功。
同时，一些射频器件技术尤其是那些采用MEMS技术制作的用来进行频率选择的压电材料器件。
另一方面，已经存在有许多无线服务比如各种各样的无线通信标准以及许多新出现的系统比如“超宽带”以及“无线传感网络”。
这些服务使用不同的频率，不同的带宽，同时各种各样的解调系统使得单一的系统不能稳定运行。
这些都导致整个业界向着“软件无线电”的方向发展。
这个理念经过多年的讨论引出了“认知无线电”的概念。
认知无线电的希望能够通过改变软件来改变射频功能而不像现在这样改变硬件才能达到相同的目的。
很明显传统的有高数据传输速率和较大动态范围的数模转换并不足以实现这一功能。
而人们认为射频MEMS是一个很有前途充满竞争力的技术。
接下来会介绍下射频MEMS的发展现状，包括开关，电容电感，振荡器/滤波器。
未来的射频MEMS不仅仅着眼于“可调谐”，“可选择”以及“集成”，同时还希望实现“模式匹配”，“改进谐振器在无线应用方面的性能”以及“发现射频MEMS的新功能”。
未来的射频MEMS不仅仅是技术上的讨论，也应该包括射频MEMS的国际标准以及无线通信产品。
软件无线电是一种多模式的无线射频系统，这种系统可以使用一个数字系统和一台硬件来改变和实现多种射频功能。
Joseph Mitola在1999年提出这种系统的代表性结构包括射频电路，宽带数模/模数转换，实施软件以及窄带数模/模数转换除此之外还有用户界面。
这个概念已经从他自身的原有功能扩展到了分析用户需求上，比如说这涉及到了关于频带，拟定，软件，硬件，用户应用偏好以及现在的“认知无线电”。
有两种方法来实现认知无线电，一个是利用多种网络来实现各个基于服务的网络间的无缝连接；另外一种是动态频谱的方法。
近些年，人们认为最好是将两种方法合成一种。
射频MEMS器件的研究与应用
射频MEMS器件的研究与应用射频MEMS（Micro-electro-mechanical-systems）器件是一种与射频信号处理有关的微小机电系统，它是由微纳加工技术制造而成的微小器件，目前已广泛应用于无线通信、卫星导航、雷达、太赫兹波等领域。
本文将从射频MEMS器件的制造工艺、结构设计与应用展开探讨。
一、射频MEMS器件的制造工艺射频MEMS器件是通过微电子加工技术制造而成的微小结构，其制造工艺和普通半导体芯片非常类似，主要包括以下几个步骤：1. 射频MEMS器件的设计：根据所需功能，设计器件的结构、形状和尺寸等参数。
2. 芯片的制备：选用高质量的硅衬底进行光刻、蒸镀、刻蚀等工艺加工，制备出射频MEMS器件的芯片。
3. 票面的制造：将芯片通过特殊的切割、翻转、引线等工艺，制备成具有功能的射频MEMS器件。
4. 成品检测与测试：使用专业的测试仪器对射频MEMS器件进行测试，测试其参数是否符合设计要求。
二、射频MEMS器件的结构设计射频MEMS器件的结构设计非常关键，它的结构不仅影响了其性能，还影响着其制造工艺和可靠性。
射频MEMS器件的结构设计需要考虑以下几个方面的因素：1. 结构的材料选择：对于射频MEMS器件来说，需要选择具有良好的射频性能、热稳定性和机械稳定性等特性的材料。
目前常用的材料有硅、氮化硅和铝等。
2. 结构的设计参数：射频MEMS器件的各项设计参数都直接影响了其性能，如膜的厚度、支撑梁的长度、宽度等等。
这些参数需要根据器件的功能和要求来进行优化设计。
3. 结构的可靠性设计：射频MEMS器件在使用过程中需要承受一定的力学和热力学应力，因此需要进行结构的可靠性设计。
例如：可以引入防抖动、降低振动等工艺处理。
三、射频MEMS器件的应用射频MEMS器件的应用范围非常广泛，既可以用于通讯行业，也可以用于雷达、太赫兹波等领域。
射频MEMS器件具有以下几个突出的应用优势：1. 小型化：射频MEMS器件的体积非常小，可以轻松实现芯片级集成，因此非常适合需求小型化的应用场景。
rf mems电容
RF MEMS电容是一种采用MEMS技术制造的射频电容，用于在射频(RF)电路中储存电能。
MEMS技术允许制造出具有非常高精度和小尺寸的设备，这使得RF MEMS电容在许多应用中具有优越的性能，例如在射频通信，卫星通信，雷达系统等领域。
RF MEMS电容的主要优点包括：
1. 高精度：MEMS技术可以实现非常高精度的制造，使得RF MEMS电容的电容值非常准确。
2. 小尺寸：MEMS技术可以制造出小尺寸的设备，这使得RF MEMS电容可以被集成到紧凑的射频电路中。
3. 高可靠性：MEMS技术制造的设备通常具有很高的可靠性，这使得RF MEMS电容可以在高可靠性的应用中使用。
4. 强抗干扰能力：RF MEMS电容具有良好的抗干扰能力，这使得其在射频电路中具有很好的性能。
RF MEMS电容的制造过程包括薄膜沉积，光刻，刻蚀，湿法加工等步骤。
其工作原理是通过改变电容器的尺寸来改变其电容值。
rf mems国内外的发展趋势及我国的发展对策
rf mems国内外的发展趋势及我国的发展对策近年来，RF MEMS技术作为一种先进的控制和调节技术，在全球范围内受到越来越多的关注和应用。
随着RF MEMS技术不断发展，技术的应用范围也在不断扩大，为世界各国提供了许多前沿的技术发展和应用机会。
本文综述了RF MEMS技术在国内外的发展趋势及其我国的发展对策。
一、RF MEMS技术的国内外发展趋势1．RF MEMS技术的发展历程目前，RF MEMS技术的应用已经被广泛的引入到通信、安防、无人机、新能源汽车等领域，成功地发展了多种系列微动组件，甚至已经在商业化应用领域取得了实际效果。
早在20世纪80年代初，微机电系统（MEMS）在美国开始研究，分别于1991年和1997年发表了两个具有里程碑意义的论文。
随后，RF MEMS技术以电化学介质为基础，以纳米加工技术为支撑，开发出了许多应用于无线通信、安防监控和大数据等领域的微小的机械系统组件，有助于改善人们的生活质量和安全系统的效果。
2．RF MEMS技术的国内外发展概况目前，RF MEMS技术已经在全球范围内受到许多国家的关注，并且得到了大量的应用和研究。
美国作为RF MEMS技术的发源地，投入了大量的资金和人力物力，不断推动RF MEMS技术的发展，其中主要集中在无线通信、安全监控和大数据收集等领域。
此外，中国、德国、日本等国家也积极投资并参与RF MEMS技术的发展，在制备及应用上发挥着重要的作用。
二、我国RF MEMS技术发展对策1．以竞争优势完善RF MEMS技术体系作为一个新兴的技术，RF MEMS技术在我国也处于相对落后的地位。
因此，要完善RF MEMS技术体系，必须积极利用当前的竞争优势，并利用市场力量投入大量资金和人力物力，实施有效的战略规划，构建全方位的创新体系，推动RF MEMS技术在我国的发展。
2．强化高校研究院体系建设我国应该加大对RF MEMS技术相关领域研究的投入，强化高校研究院体系的建设，加快技术的研发进度，提升技术的水平。
电磁驱动RFMEMS开关的研究状况
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：ＲＦ Ｍ ＥＭ Ｓ ｔ ｃ ｎｏ ｏｇ ａ ｅ ｔｐｏ ｅ ｔａ ｎ ｔ ｉ ｉｉｎ ａ ｄ ｌ ａ ｙ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ｗｉｃ ｓ ｅ ｈ ｌ ｙ ｈ ｓａｇｒ ａ ｔｎ ｉ ｌｉ ｈｅｃ ｖ ｌａ ｎ ｍｉｉ ｒ ｐ ｉａ ｉ ｎ ，ｓ ｔｈｅ ｔ
（． ｏｌ ｅｏ ｈｓ ｓ ｎ ｃｏｌ ｔ ｎｃ， ｈｎ ｏｇＵ ｉｅｓｙ Ｊ ａ ｈ ｎｏ ｇＣ ｉａ １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｙｉ ｄｍｉ ｅ ｃｒ ｉ Ｓ ａｄ ｎ ｎｖ ｒｔ，ｉ ｎＳ ａｄ ｎ ｈｎ ； ｅ Ｐ ｃａ ｒ ｅ ｏ ｓ ｉ ｎ
２ Ｉｓｔｔ ｆ ｃｏ ｌ ｔ ｎｃ ｆ ｈｎ ｓ ｃｄｍｙｏ Ｓ ｉ ｃ， ｅ ｉｇ Ｃ ｉａ ．ｎｔｕｅ Ｍｉ ｅ ｃｒ ｉｓ Ｃ ｉｅｅＡ ａｅ ｃ ｎ ｅＢ ｉ ， ｈｎ） ｉ ｏ ｒ ｅ ｏ ｏ ｆ ｅ ｊ ｎ
１ 引 言
Ｒ ＭＳ器件 是 应 用 于射 频和 微 波 频率 的微 ＦＭＥ
小型 机 械 器 件 ， 括 微 型 电感 、 调 电容 、 波 导 、 包 可 微 微 传 输 线 、 型 天线 、 振 器 、 微 谐 滤波 器 、 机 械 开 关 微
收 稿 日期 ：０ ６ １ ．ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ５ ２ ０ ． ２０
力大 ， 以 工作在 恶劣 的环 境 等优 点 ， 其 成 为近 年 来 Ｒ ＭＳ开 关研 究的 一 个热 点 。 可 使 ＦＭＥ
关 键 词 ： ＦＭＥ Ｒ ＭＳ技 术 ； ＦＭＥ Ｒ ＭＳ开 关 ； 电磁驱 动 ； 工作 电压 ； 动 力 ； 驱
中 图分类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２ １． ４ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ４４ ０ （ｏ ７ ０ —０ ８０ １０ —５ ７ ２ ｏ ） ００ １—３
微机电传感器发展及应用的现状与趋势
微机电传感器发展及应用的现状与趋势
微机电传感器（MEMS）是一种高度集成的微型传感器，具有体积小、重量轻、功耗低的优点。
它们在许多领域都得到了广泛的应用，包括消费电子、汽车、医疗、工业控制等领域。
以下是MEMS发展及应用的现状与趋势：
1. 发展现状：MEMS技术已经发展了几十年，成熟的MEMS制造工艺已经被广泛采用。
MEMS有各种类型的传感器和执行器，如加速度计、气压计、生物传感器等，其中加速度计是MEMS应用的主力军。
2. 应用现状：MEMS传感器广泛应用于手机、智能手表、游戏控制器等消费电子产品中。
在汽车行业，MEMS传感器用于车辆安全系统、发动机控制、空调系统等。
在医疗领域，MEMS传感器用于心脏监测、呼吸监测、体温监测等。
此外，MEMS传感器还被应用于工业控制、机器人、航空等领域。
3. 发展趋势：MEMS技术将继续向更小、更低功耗、更高灵敏度、更高精度的方向发展。
此外，MEMS系统将更加集成化和智能化，可以通过连接互联网和云计算实现远程监测和控制。
MEMS还将继续成为新兴技术领域，如生物医学、环境监测等领域。
MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究
MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术在电子信息工程领域中的应用得到了广泛关注和研究。
MEMS技术是一种将微米级或纳米级的机械、光学、电子和生物元件集成在一起的技术，它的出现为电子信息工程带来了许多新的应用和研究方向。
首先，MEMS技术在传感器领域的应用是最为广泛的。
传感器是电子信息工程中的重要组成部分，它能够将环境中的物理量、化学量或生物量转换为电信号。
MEMS技术可以制造出微小而灵敏的传感器，如加速度传感器、压力传感器和温度传感器等。
这些传感器可以广泛应用于汽车、医疗、航天等领域，实现对环境的监测和控制。
其次，MEMS技术在光学器件领域的应用也备受关注。
光学器件是电子信息工程中不可或缺的组成部分，它们在光通信、光存储和光显示等领域起着重要作用。
MEMS技术可以制造出微小而精确的光学器件，如微型光学开关、微型光学阵列和微型光纤传感器等。
这些器件具有体积小、功耗低和响应速度快的特点，可以满足高速光通信和高分辨率显示的需求。
此外，MEMS技术在微电子器件领域的应用也日益增多。
微电子器件是电子信息工程中的核心组成部分，包括集成电路、微处理器和存储器等。
MEMS技术可以制造出微小而高性能的微电子器件，如微型电容器、微型电感和微型电池等。
这些器件具有体积小、功耗低和工作稳定的特点，可以提高电子设备的性能和可靠性。
此外，MEMS技术还在生物医学领域展现出了巨大的潜力。
生物医学是电子信息工程中一个重要的应用领域，包括生物传感器、生物芯片和生物成像等。
MEMS 技术可以制造出微小而高灵敏的生物医学器件，如微型生物传感器、微型生物芯片和微型生物成像器等。
这些器件可以用于疾病的早期诊断、药物的研发和治疗的监测，为生物医学研究和临床应用提供了新的手段和方法。
总之，MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究具有广阔的前景。
通过不断创新和发展，MEMS技术可以为电子信息工程带来更多的应用和突破。