CN107782476A - Mems开关的自吸合功率测试系统及方法 - Google Patents

Mems开关的自吸合功率测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MEMS开关的自吸合功率测试系统及方法,MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:功率施加模块,功率施加模块用于向共面波导上输入可调射频信号以驱动所述可动极板运动;检测模块,检测模块用于检测可动极板是否运动以判断MEMS开关是否产生自吸合现象,检测可动极板的运动位移变化以测试MEMS开关的自吸合功率。本发明通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移变化来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化。

Description

MEMS开关的自吸合功率测试系统及方法
技术领域
本发明涉及射频(RF)领域以及微机电系统(MEMS)技术领域,特别涉及一种MEMS开关的自吸合功率测试系统及方法。
背景技术
射频MEMS开关是指工作在射频范围内的微机械开关,利用微机械结构的运动来控制射频信号传输的通与断,是射频MEMS技术的重要基础部件,也是可变电容、滤波器、移相器、谐振器的基本组成部分。RF MEMS技术应用广泛,可应用于包括移动通讯和卫星通讯在内的各类通讯系统,也可应用于雷达系统和工业控制、测试系统等。
RF MEMS开关的性能参数包括驱动电压、开关时间、工作频率、带宽、插入损耗、隔离度、承载功率、环境特性和使用寿命等。其中MEMS开关的承载功率决定了其实用化的程度,是体现RF MEMS开关性能的重要参数,开关自吸合功率是承载功率的重要影响因素。
RF MEMS开关的测试,在其生产研发过程中是极其重要的一部分。而目前对RFMEMS开关自吸合功率测试的方法缺乏专门的研究,已有测试方法未达到标准化、实用化。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种MEMS开关的自吸合功率测试系统。该MEMS开关的自吸合功率测试系统通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移变化情况来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化,进一步地能缩短设计开发时间,提高生产效率从而适应市场需求。
本发明的另一个目的在于提出一种MEMS开关的自吸合功率测试方法。
为了实现上述目的,本发明的一方面公开了一种MEMS开关的自吸合功率测试系统,所述MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:功率施加模块,所述功率施加模块用于向所述共面波导上输入可调射频信号以驱动所述可动极板运动;检测模块,所述检测模块用于检测所述可动极板是否运动以判断所述MEMS开关是否产生自吸合现象,检测所述可动极板的运动位移变化以测试所述MEMS开关的自吸合功率。
根据本发明的MEMS开关的自吸合功率测试系统,通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化,进一步地能缩短设计开发时间,提高生产效率从而适应市场需求。
另外,根据本发明上述实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统还可以具有如下附加的技术特征:
进一步地,所述功率施加模块包括:射频信号子模块,用于向所述共面波导上输入可调射频信号;功率放大子模块,用于将所述可调射频信号放大预设功率;可调衰减子模块,用于调节所述放大后的可调射频信号以线性调节所述可调射频信号的功率。
进一步地,所述检测模块具体用于根据激光干涉测量原理检测所述可动极板是否运动,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板的运动位移变化。
进一步地,所述检查模块包括:激光测振仪。
进一步地,还包括:导入/导出模块,所述导入/导出模块分别与所述MEMS开关和负载相连,用于将所述射频信号导入所述共面波导上,并将经过所述共面波导的射频信号导出至所述负载。
进一步地,所述导入/导出模块包括探针台。
本发明的另一方面公开了一种MEMS开关的自吸合功率测试方法,所述MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:向所述共面波导上输入可调射频信号以驱动所述可动极板运动;检测所述可动极板是否运动;如果所述可动极板运动,则判定所述MEMS开关产生自吸合现象;检测所述可动极板的运动位移;如果所述运动位移不在随着可调射频信号的改变而改变,则判定当前可调射频信号的功率为所述MEMS开关的自吸合功率。
根据本发明的MEMS开关的自吸合功率测试方法,通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移变化来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化,进一步地能缩短设计开发时间,提高生产效率从而适应市场需求。
另外,根据本发明上述实施例的MEMS开关的自吸合功率测试方法还可以具有如下附加的技术特征:
进一步地,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板是否运动。
进一步地,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板的运动位移变化。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统的结构图;
图2是根据本发明另一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统的结构图;
图3是根据本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统及方法。
图1是根据本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统的结构图。
如图1所示,根据本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统100,需要说明的是,本发明所说的MEMS开关按照驱动方式可分为静电驱动、热驱动、磁驱动、压电驱动;按照触点类型可分为电容式、电阻式。其中静电驱动方式相对其他驱动方式来说有能量消耗小、响应快的优点;电容式开关可适用于较高频段。因此本发明以静电驱动电容式MEMS开关为例,研究自吸合功率测量方法,本发明并不仅限于静电驱动电容式MEMS开关。其中,MEMS开关包括共面波导和可动极板,系统100包括:功率施加模块110和检测模块120。
其中,功率施加模块110用于向共面波导上输入可调射频信号以驱动可动极板运动。检测模块120用于检测可动极板是否运动以判断MEMS开关是否产生自吸合现象,检测可动极板的运动位移变化以测试MEMS开关的自吸合功率。
值得注意的是,功率施加模块110向MEMS开关的共面波导中输入的可调射频信号可以是逐渐升高功率的射频信号。
根据本发明的MEMS开关的自吸合功率测试系统,通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移变化来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化,进一步地能缩短设计开发时间,提高生产效率从而适应市场需求。
在一些实施例中,功率施加模块110包括:射频信号子模块,用于向共面波导上输入可调射频信号;功率放大子模块,用于将可调射频信号放大预设功率;可调衰减子模块,用于调节放大后的可调射频信号以线性调节所述可调射频信号的功率。在功率施加模块110中增加可调衰减子模块是因为射频信号子模块可能输出的功率调节范围有限,因此,通过可调衰减子模块的衰减量来调节输入到共面波导上的射频功率大小。
结合图2所示,射频信号子模块可以包括射频信号源111,功率放大子模块可以包括功率放大器112,可调衰减子模块可以包括可调衰减器113。
作为一个示例,在MEMS开关的自吸合功率测试过程中,为了保证射频信号源111输出的射频信号可以为35GHz,调整其输出的射频功率不变且满足经过功率放大器112后的信号功率值大于2W,可调衰减器113的承载功率应大于2W,且设备之间接口相匹配。
在一些实施例中,检测模块120具体用于根据激光干涉测量原理检测可动极板是否运动,根据激光干涉测量原理检测可动极板的运动位移变化。进一步地,检查模块120包括:激光测振仪300。
结合图2所示,还包括:导入/导出模块,导入/导出模块分别与MEMS开关和负载相连,用于将射频信号导入共面波导上,并将经过共面波导的射频信号导出至负载。进一步地,导入/导出模块包括探针台200。
值得注意的是,与导入/导出模块连接的负载可以吸收射频功率,其承载功率值大于2W且能够保证电路的阻抗匹配。
作为一个示例,结合图2所示,为本发明的MEMS开关的自吸合功率测试系统的工作原理如下:按照如图2中的方式连接设备,射频信号源111输出的射频信号输入到功率放大器112中,放大后的射频信号再经过可调衰减器113调节功率大小,这时射频信号输入到探针台200上,探针台200将射频信号导入到MEMS开关的共面波导上,当MEMS开关的共面波导收到射频信号时,会驱动MEMS开关的可动极板会发生运动产生自吸合现象。另一方面,安装并调节激光测振仪300,使得激光测振仪300的光学头输出的激光垂直入射到MEMS开关的可动极板表面。当调节可调衰减器113使得输入到MEMS开关的射频信号的功率在0.01W-2W范围内逐渐增大,这时在达到可动极板能够运动的阈值时,射频信号驱动MEMS可动极板运动,可以通过激光测振仪300观察并记录开关可动极板的位移。并且当所记录到的开关可动极板的位移不再随着输入射频信号的功率增大而增大时,输入到开关的射频信号功率值即为所测的开关自吸合功率。
图3是根据本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试方法的流程图。
如图3所示,本发明一个实施例的MEMS开关的自吸合功率测试方法,包括:所述MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:
S210:向共面波导上输入可调射频信号以驱动可动极板运动。
S220:检测可动极板是否运动。
在一些实施例中,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板是否运动。
S230:如果可动极板运动,则判定MEMS开关产生自吸合现象。
S240:检测可动极板的运动位移变化。
在一些实施例中,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板的运动位移变化。
S250:如果运动位移不在随着可调射频信号的改变而改变,则判定当前可调射频信号的功率为MEMS开关的自吸合功率。
根据本发明的MEMS开关的自吸合功率测试方法,通过向MEMS开关输入射频信号驱动MEMS开关的可动极板运动,检测模块检测可动极板是否运动,并在其运动后检测运动的位移变化来检测MEMS开关的自吸合功率,这样通过测试自吸合功率的方法使得测试系统更加标准化和实用化,进一步地能缩短设计开发时间,提高生产效率从而适应市场需求。
需要说明的是,本发明实施例的MEMS开关的自吸合功率测试方法的具体实现方式与本发明实施例的MEMS开关的自吸合功率测试系统的具体实现方式类似,具体请参见MEMS开关的自吸合功率测试系统部分的描述,为了减少冗余,此处不做赘述。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种MEMS开关的自吸合功率测试系统,其特征在于,所述MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:
功率施加模块,所述功率施加模块用于向所述共面波导上输入可调射频信号以驱动所述可动极板运动;
检测模块,所述检测模块用于检测所述可动极板是否运动以判断所述MEMS开关是否产生自吸合现象,检测所述可动极板的运动位移变化以测试所述MEMS开关的自吸合功率。
2.根据权利要求1所述的MEMS开关的自吸合功率测试系统,其特征在于,所述功率施加模块包括:
射频信号子模块,用于向所述共面波导上输入可调射频信号;
功率放大子模块,用于将所述可调射频信号放大预设功率;
可调衰减子模块,用于调节所述放大后的可调射频信号以线性调节所述可调射频信号的功率。
3.根据权利要求1所述的MEMS开关的自吸合功率测试系统,其特征在于,所述检测模块具体用于根据激光干涉测量原理检测所述可动极板是否运动,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板的运动位移变化。
4.根据权利要求3所述的MEMS开关的自吸合功率测试系统,其特征在于,所述检查模块包括:激光测振仪。
5.根据权利要求1所述的电容式RF MEMS开关自吸合功率测试方法,其特征在于,还包括:导入/导出模块,所述导入/导出模块分别与所述MEMS开关和负载相连,用于将所述射频信号导入所述共面波导上,并将经过所述共面波导的射频信号导出至所述负载。
6.根据权利要求1所述的电容式RF MEMS开关自吸合功率测试方法,其特征在于,所述导入/导出模块包括探针台。
7.一种MEMS开关的自吸合功率测试方法,其特征在于,所述MEMS开关包括共面波导和可动极板,包括:
向所述共面波导上输入可调射频信号以驱动所述可动极板运动;
检测所述可动极板是否运动;
如果所述可动极板运动,则判定所述MEMS开关产生自吸合现象;
检测所述可动极板的运动位移变化;
如果所述运动位移不在随着可调射频信号的改变而改变,则判定当前可调射频信号的功率为所述MEMS开关的自吸合功率。
8.根据权利要求7所述的MEMS开关的自吸合功率测试方法,其特征在于,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板是否运动。
9.根据权利要求7所述的MEMS开关的自吸合功率测试方法,其特征在于,根据激光干涉测量原理检测所述可动极板的运动位移变化。
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