En satélites, la tendencia de reducir drásticamente tamaño y peso, a la vez de generar cada vez más cantidad de información, impulsa el desarrollo de nuevos conjuntos de antena, más ágiles y de mayor eficiencia. Los llamados “arreglos de antenas” son considerados muy ventajosos debido a que evitan elementos mecánicos en la generación del barrido del haz. Están compuestos por una grilla plana de varios elementos radiantes, cuya fase relativa se controla con llaves de conmutación para mover el lóbulo resultante de la antena (la dirección de máxima densidad de potencia). El presente trabajo propone interruptores MEMS (Micro-Electro-Mecánicos) de acoplamiento capacitivo en los circuitos desfasadores, como reemplazo de las tradicionales llaves de estado sólido, para lograr menor consumo, mayor linealidad y muy bajas pérdidas. El interruptor MEMS de RF diseñado en CNEA consta de una membrana móvil de pocos cientos de micrones de longitud, comandada electrostáticamente, lo que le otorga velocidad suficiente para integrar sistemas de este tipo. Con el objeto de prolongar su vida útil mediante la optimización de su comportamiento mecánico, se estudian y analizan diferentes geometrías de la membrana. Con el aporte del equipo SyCE de UTN-FRH, se diseñaron circuitos completos con líneas de transmisión coplanares, elementos de adaptación de impedancia y desfasadores micromaquinados con RF MEMS Switches como elementos de conmutación. A través de una colaboración entre CNEA y el IRST de Trento, Italia, se llevó a cabo la fabricación de los microdispositivos, utilizando técnicas avanzadas sobre silicio, como fotolitografía, oxidaciones, difusiones, “sputtering”, “dry etching”, “wet etching” y crecimiento por electrólisis. Se mostrarán bajo microscopio los MEMS terminados y se discutirán sus prestaciones. Hoy Argentina se encuentra iniciándose en el nuevo horizonte de la `Microingeniería`, y la colaboración entre instituciones de primer nivel será decisiva para el desarrollo local en este atractivo campo.

RF MEMS Switches: Micro Dispositivos Ítalo-Argentinos para Radiofrecuencia con Aplicaciones Espaciales

Tibuzzi, Arianna;Colpo, Sabrina;Giacomozzi, Flavio;Margesin, Benno
2007

Abstract

En satélites, la tendencia de reducir drásticamente tamaño y peso, a la vez de generar cada vez más cantidad de información, impulsa el desarrollo de nuevos conjuntos de antena, más ágiles y de mayor eficiencia. Los llamados “arreglos de antenas” son considerados muy ventajosos debido a que evitan elementos mecánicos en la generación del barrido del haz. Están compuestos por una grilla plana de varios elementos radiantes, cuya fase relativa se controla con llaves de conmutación para mover el lóbulo resultante de la antena (la dirección de máxima densidad de potencia). El presente trabajo propone interruptores MEMS (Micro-Electro-Mecánicos) de acoplamiento capacitivo en los circuitos desfasadores, como reemplazo de las tradicionales llaves de estado sólido, para lograr menor consumo, mayor linealidad y muy bajas pérdidas. El interruptor MEMS de RF diseñado en CNEA consta de una membrana móvil de pocos cientos de micrones de longitud, comandada electrostáticamente, lo que le otorga velocidad suficiente para integrar sistemas de este tipo. Con el objeto de prolongar su vida útil mediante la optimización de su comportamiento mecánico, se estudian y analizan diferentes geometrías de la membrana. Con el aporte del equipo SyCE de UTN-FRH, se diseñaron circuitos completos con líneas de transmisión coplanares, elementos de adaptación de impedancia y desfasadores micromaquinados con RF MEMS Switches como elementos de conmutación. A través de una colaboración entre CNEA y el IRST de Trento, Italia, se llevó a cabo la fabricación de los microdispositivos, utilizando técnicas avanzadas sobre silicio, como fotolitografía, oxidaciones, difusiones, “sputtering”, “dry etching”, “wet etching” y crecimiento por electrólisis. Se mostrarán bajo microscopio los MEMS terminados y se discutirán sus prestaciones. Hoy Argentina se encuentra iniciándose en el nuevo horizonte de la `Microingeniería`, y la colaboración entre instituciones de primer nivel será decisiva para el desarrollo local en este atractivo campo.
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