基于单刀三掷制造技术

本发明专利技术提供了基于单刀三掷

【技术实现步骤摘要】
基于单刀三掷MEMS开关的KA波段方向图可重构天线


[0001]本专利技术涉及射频前端器件领域，特别涉及基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线，主要应用在
Ka
频段的卫星通信等
。

技术介绍

[0002]基于
MEMS
开关的方向图可重构天线，由于其拥有比较大的扫描范围，比较高的辐射增益
、
增益前后比，比较好的集成度
、
频率适应性和比较高的重构状态隔离度，因此在远距离
(
卫星通信
)
通信及机载
、
舰载雷达等方面具有重要研究价值
。
一直以来，关于可重构天线的研究比较多，主要包括基于可重构寄生层的加载
PIN
二极管或变容二极管等可调器件的可重构天线，基于可调材料超表面的电磁特性重构天线，以及加载可重构馈电网络的多波束切换阵列等
。PIN
二极管调控天线的优点是重构切换速度快且开关驱动电压低，缺点是插入损耗大且开关隔离低；基于可调材料超表面的可重构天线，其优点是拥有独特的电磁特性，如极化转换
、
异常反射
、
波束聚焦等，某些可应用的重构条件无需物理接触，缺点是结构复杂度高，加工难度大；阵列天线同样拥有体积相对较大，馈电网络复杂，价格昂贵等缺点
。
相比于
PIN
二极管或变容二极管等器件，
MEMS
开关在更高的工作频段表现出更优的性能，包括更高的开关隔离度和更低的插入损耗与功耗
。PIN
二极管调控天线拥有较快的重构切换速度，例如江婉等人于
2020
年研制出基于
PIN
二极管的应用于
5G
毫米波的方向图可重构天线，但该天线的不同重构状态之间隔离度较低，会在不希望的重构方向产生损耗和干扰
。
[0003]由于加载
PIN
二极管或变容二极管等可调器件的可重构天线存在隔离差
、
插损大的缺点，基于超表面的可重构天线和多波束切换相控阵等又存在结构复杂
、
体积大
、
成本高等缺点，目前难以达到在各种射频通信设备应用上的要求
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，提供了基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线可以满足大角度扫描范围的要求，该天线实现了结构简单
、
设计方便
、
增益高
、
前后比高
、
集成度高
、
扫描范围大
、
重构状态隔离度高等特点
。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线，包括第一金属贴片层
、
介质基板以及第二金属贴片层，所述第一金属贴片层设置在介质基板上表面，所述第二金属贴片层设置在介质基板下表面；
[0006]所述第一金属贴片层包括三个八木微带天线单元的第一部分结构
、MEMS
单刀三掷开关以及处于中轴位置的微带信号线；所述微带信号线第一端连接
MEMS
单刀三掷开关的输入端，所述三个八木微带天线单元的第一部分结构以及微带信号线以
MEMS
单刀三掷开关为中心沿周向分布，且间隔
90
°
圆心角；所述三个八木微带天线单元的第一部分结构对应连接
MEMS
单刀三掷开关的输出端；
[0007]所述第二金属贴片层包括三个八木微带天线单元的第二部分结构以及处于中轴
位置的金属地；所述三个八木微带天线单元的第二部分结构与金属地连接；所述金属地与微带信号线的第二端共同作为激励信号输入端
。
[0008]进一步的，所述微带信号线形状为长矩形
。
[0009]进一步的，所述金属地形状为矩形，宽度大于微带信号线，长度等于微带信号线与
MEMS
单刀三掷开关的长度之和
。
[0010]进一步的，所述
MEMS
单刀三掷开关包括三个完全相同的复合梁
MEMS
开关以及匹配结构；所述匹配结构的一端与微带信号线连接，另外三端分别与三个复合梁
MEMS
开关连接；所述
MEMS
单刀三掷开关受控连通匹配结构与任一复合梁
MEMS
开关
。
[0011]进一步的，所述复合梁
MEMS
开关包括第一直流端口金属块
、
第二直流端口金属块
、
第三直流端口金属块
、
第四直流端口金属块
、
复合梁
、
第一金属电极
、
第二金属电极
、
中间断开的金属线以及导通结构；所述第一直流端口金属块
、
第二直流端口金属块
、
第三直流端口金属块
、
第四直流端口金属块
、
第一金属电极
、
第二金属电极以及中间断开的金属线均设置在介质基板上表面；
[0012]所述第一直流端口金属块
、
第三直流端口金属块设置在金属线的一侧，所述第二直流端口金属块
、
第四直流端口金属块分别设置在金属线另一侧，所述第一金属电极设置在第一直流端口金属块与第三直流端口金属块之间，所述第二金属电极设置在第二直流端口金属块与第四直流端口金属块之间；
[0013]所述复合梁包括层叠的上梁
、
第一下梁与第二下梁，所述上梁安装在介质基板上形成中间镂空的桥型结构；所述第一下梁与第二下梁分别设置在上梁下表面的左右两侧，且均为直角梁结构，所述导通结构设置在上梁下表面的中间部分，且导通结构处于金属线断开处的正上方；所述第一金属电极
、
第二金属电极分别对应位于第一下梁
、
第二下梁的下方；所述第一直流端口金属块与第一金属电极连接，第三直流端口金属块与第一下梁连接，第二直流端口金属块与第二下梁连接，第四直流端口金属块与第二金属电极连接
。
[0014]进一步的，所述上梁材料为二氧化硅，第一下梁
、
第二下梁的材料均为金属金
。
[0015]进一步的，所述三个八木微带天线单元包括第一八木微带天线单元
、
第二八木微带天线单元以及第三八木微带天线单元，微带信号线顺时针间隔
90
°
圆心角衔接分布着第一八木微带天线单元，第一天线单元顺时针间隔
90
°
圆心角衔接分布着第二天线单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线，其特征在于，包括第一金属贴片层
、
介质基板以及第二金属贴片层，所述第一金属贴片层设置在介质基板上表面，所述第二金属贴片层设置在介质基板下表面；所述第一金属贴片层包括三个八木微带天线单元的第一部分结构
、MEMS
单刀三掷开关以及处于中轴位置的微带信号线；所述微带信号线第一端连接
MEMS
单刀三掷开关的输入端，所述三个八木微带天线单元的第一部分结构以及微带信号线以
MEMS
单刀三掷开关为中心沿周向分布，且间隔
90
°
圆心角；所述三个八木微带天线单元的第一部分结构对应连接
MEMS
单刀三掷开关的输出端；所述第二金属贴片层包括三个八木微带天线单元的第二部分结构以及处于中轴位置的金属地；所述三个八木微带天线单元的第二部分结构与金属地连接；所述金属地与微带信号线的第二端共同作为激励信号输入端
。2.
根据权利要求1所述的基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线，其特征在于，所述
MEMS
单刀三掷开关包括三个完全相同的复合梁
MEMS
开关以及匹配结构；所述匹配结构的一端与微带信号线连接，另外三端分别与三个复合梁
MEMS
开关连接；所述
MEMS
单刀三掷开关受控连通匹配结构与任一复合梁
MEMS
开关
。3.
根据权利要求2所述的基于单刀三掷
MEMS
开关的
KA
波段方向图可重构天线，其特征在于，所述复合梁
MEMS
开关包括第一直流端口金属块
、
第二直流端口金属块
、
第三直流端口金属块
、
第四直流端口金属块
、
复合梁
、
第一金属电极
、
第二金属电极
、
中间断开的金属线以及导通结构；所述第一直流端口金属块
、
第二直流端口金属块
、
第三直流端口金属块
、
第四直流端口金属块
、
第一金属电极
、
第二金属电极以及中间断开的金属线均设置在介质基板上表面；所述第一直流端口金属块
、
第三直流端口金属块设置在金属线的一侧，所述第二直流端口金属块
、
第四直流端口金属块分别设置在金属线另一侧，所述第一金属电极设置在第一直流端口金属块与第三直流端口金属块之间，所述第二金属电极设置在第二直流端口金属块与第四直流端口金属块之间；所述复合梁包括层叠的上梁
、
第一下梁与第二下梁，所述上梁安装在介质基板上形成中间镂空的桥型结构；所述第一下梁与第二下梁分别设置在上梁下表面的左右两侧，且均为直角梁结构，所述导通结构设置在上梁下表面的中间部分，且导通结构处于金属线断开处的正上方；所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，袁卓凡，黄建明，王子莱，马银满，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：