Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.7
no.5
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pp.1038-1043
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2003
A capacitive-coupled configuration MEMS switch is designed and fabricated, and its characteristics are measured. Low actuation voltage has been achieved by means of small distance between signal line and membrane. Minimum actuation voltage is about 11V. Isolation is around 40dB and insertion loss is about 0.2dB at 2GHz.
Kim Jong-Man;Lee Sang-Hyo;Baek Chang-Wook;Kwon Young-Woo;Kim Yong-Kweon
한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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2006.08a
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pp.67-70
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2006
This paper deals with a single crystalline silicon (SCS) RF MEMS switch for telecommunication system applications. The proposed SCS switch was fabricated using a silicon-on-glass (SiOG) process and its performances in terms of RF responses, switching time, lifetime were characterized. The proposed SCS switch consists of movable plates, mechanical spring structures, which are composed of robust SCS, resulting in mechanically good stability, The measured actuation voltage was 30 V, and with this applied voltage, the insertion loss and isolation characteristics were measured to be 0.05 and 44.6 dB at 2 GHz respectively. The measured switch ON and OFF time were 13 and $9{\mu}s$, respectively. The lifetime of the fabricated switch was tested. Even after over 1 billion cycles repeated ON/OFF actuations, the switch maintained its own characteristics.
This paper presents the equivalent circuit modelling and eigenfrequency analysis of a wideband robust capacitive radio frequency (RF) microelectromechanical system (MEMS) switch that was designed using Poly-Si and Au layer membrane for highly reliable switching operation. The circuit characterization includes the extraction of resistance, inductance, on and off state capacitance, and Q-factor. The first six eigenfrequencies are analyzed using a finite element modeler, and the equivalent modes are demonstrated. The switch is optimized for millimeter wave frequencies, which indicate excellent RF performance with isolation of more than 55 dB and a low insertion loss of 0.1 dB in the V-band. The designed switch actuates at 13.2 V. The R, L, C and Q-factor are simulated using Y-matrix data over a frequency sweep of 20-100 GHz. The proposed switch has various applications in satellite communication networks and can also be used for devices that will incorporate the upcoming IEEE Wi-Fi 802.11ad protocol.
Bernd Schauwecker;Karl M. Strohm;Winfried Simon;Jan Mehner;Luy, Johann-Friedrich
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.2
no.4
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pp.237-245
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2002
A new type of RF MEMS switch for low voltage actuation, high broadband application and high power capability is presented. Mechanical and electromagnetic simulations of this new RF MEMS switch type are shown and the fabrication process and measurement results are given. The switching element consists of a cantilever which is fixed by a suspension spring to the ground of the coplanar line. The closing voltage is 16V. The switches exhibit low insertion loss (<0.85dB@30GHz) with good isolation (>22dB@30GHz).
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.1
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pp.7-12
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2016
This paper proposes a metal contact RF MEMS switch which utilizes a see-saw mechanism to acquire a switching action. The switch was built on a quartz substrate and involves vertical deflection of the beam under an applied actuation voltage of 5.46 volts over a signal line. The see-saw mechanism relieves much of the operation voltage required to actuate the switch. The switch has a stiff beam eliminating any stray mechanical forces. The switch has an excellent isolation of −90.9 dB (compared to − 58 dB in conventional designs ), the insertion of −0.2 dB, and a wide bandwidth of 88 GHz (compared to 40 GHz in conventional design ) making the switch suitable for wide band applications.
In this paper, we designed a reconfigurable slot antenna using sequentially voltage-applied RF MEMS switches. In order to obtain pull-in voltage and maximum stress of the MEMS switches, the switch structures in accordance with airgap height was analyzed by ANSYS simulation A actuation voltage of MEMS switches can be determined by switch geometry and airgap height between a movable plate and a bottom plate. The designed lengths of MEMS switches were 240 $\mu\textrm{m}$, 320 $\mu\textrm{m}$, 400 $\mu\textrm{m}$, respectively and the airgap was 6$\mu\textrm{m}$. The total size of the designed slot antenna was 10 mm x 10 mm and the slot length and width were 500 $\mu\textrm{m}$ and 200 $\mu\textrm{m}$, respectively. The length and size of the CPW feedline were 5 mm and 30-80-30 $\mu\textrm{m}$, respectively. and then the size of the CPW in the slot was 50-300-150 $\mu\textrm{m}$. The tuning of the resonant frequency of the proposed device is realized by varying the electrical length of the antenna, which is controlled by applying the DC bias voltages to the RF MEMS switches. The designed slot antenna has been simulated, fabricated and measured.
This paper presents the design and simulation results of ohmic contact RF MEMS silicon switch with a high isolation at high frequencies along with the position of a contact part, initial off-state and intermediate off-state including the state where a contact part is placed right over a signal line of coplanar waveguide (CPW). The ohmic contact part is connected with comb drives made of high resistivity single crystalline silicon. The released contact part is $30{\mu}m$ apart from the edge of signal line on the glass substrate along the lateral direction (x-direction) at initial off-state. The electrostatic force of the comb electrode creates the x-directional movement thus initial state is converted to the intermediate off-state. The initial off-state of the switch results in isolations of -31 dB, -24 dB and reflections of -0.45 dB, -0.67 dB at 50 GHz and 110 GHz, respectively. It shows the isolation degradation when the contact part moves right over the signal line of CPW like an initial off-state of a conventional MEMS switch. The isolations and reflections are -31 dB, -24 dB and -0.50 dB, -1.31 dB at 50 GHz and 110 GHz, respectively at the intermediate off-state.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.2
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pp.92-97
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2016
This paper presents design and simulation of wide band RF microswitch that uses electrostatic actuation for its operation. RF MEMS devices exhibit superior high frequency performance in comparison to conventional devices. Similar techniques that are used in Very Large Scale Integration (VLSI) can be employed to design and fabricate MEMS devices and traditional batch-processing methods can be used for its manufacturing. The proposed switch presents a novel design approach to handle reliability concerns in MEMS switches like dielectric charging effect, micro welding and stiction. The shape has been optimized at actuation voltage of 14-16 V. The switch has an improved restoring force of 20.8 μN. The design of the proposed switch is very elemental and primarily composed of electrostatic actuator, a bridge membrane and coplanar waveguide which are suspended over the substrate. The simple design of the switch makes it easy for fabrication. Typical insertion and isolation of the switch at 1 GHz is -0.03 dB and -71 dB and at 85 GHz it is -0.24 dB and -29.8 dB respectively. The isolation remains more than - 20 db even after 120 GHz. To our knowledge this is the first demonstration of a metal contact switch that shows such a high and sustained isolation and performance at W-band frequencies with an excellent figure-of merit (fc=1/2.pi.Ron.Cu =1,900 GHz). This figure of merit is significantly greater than electronic switching devices. The switch would find extensive application in wideband operations and areas where reliability is a major concern.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.6
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pp.25-29
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2017
This paper presents a hetero-integration of electrostatically actuated RF MEMS Switch and step up DC-DC converter on a redistribution layer using commercial PCB process. RF characteristics of Duroid with $56{\Omega}$ impedance GCPW transmission line and that of FR4 with $59{\Omega}$ impedance CPW transmission line were analyzed. From DC to 6GHz, RF characteristics of Duroid were better than that of FR4, insertion loss was 2.08dB lower, return loss was 3.91dB higher, and isolation was 3.33dB higher.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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