【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关的设计，主要应用在太赫兹频段的卫星通信系统等方面，属于射频前端器件领域。
技术介绍
1、射频mems开关本质上是为了高速且准确地控制射频电路的通断状态，是利用微加工技术制造的具有三维结构的微型射频器件。mems开关相较于pin二极管开关和场效应管开关，有更低的插入损耗，更高的隔离度以及轻量化等诸多优点，在远距离通信如卫星通信、导航系统与雷达系统中应用广泛。
2、根据mems开关机械结构的驱动方式，可将其划分为静电驱动、电磁驱动、电热驱动和压电驱动四大类。其中，静电驱动方式技术较为成熟，研究最为广泛，是目前应用最多的驱动机制。根据mems开关制造材料可分为非石英玻璃开关和石英玻璃开关，石英玻璃材料由于具有高阻性往往具有很高的插入损耗。当前在射频领域中具有高集成度，高隔离度，低插入损耗和高线性度的mems开关稀少，例如rahul gogna等人于2016年提出的工作在太赫兹波段的mems开关，它具有高集成度，可应用于共面波导和其他传输线结构，在180-250ghz频率范围内实现了24-12db的返回损耗，但插入损耗为较高的1.2-2.7db。
3、综上所述，目前很少有工作在太赫兹波段的mems开关，且大多数不具备良好的插入损耗特性，无法满足太赫兹频段上通信设备应用上的要求。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种基于低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关。该复合
2、为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关，包括石英玻璃衬底(16)、共面波导金属地(12)和金属地(26)；所述共面波导金属地(12)位于石英玻璃衬底的上表面；金属地(26)位于石英玻璃衬底的下表面；所述石英玻璃衬底的上表面还设置有直流端口金属块、直流偏置线、微带线匹配结构(11)和复合梁mems开关；
4、其中，微带线匹配结构和复合梁mems开关(15)均位于共面波导金属地围成的区域内；
5、所述直流端口金属块设有2个，且分别位于共面波导金属地区域外的两侧，复合梁mems开关(15)架于微带线匹配结构(11)中间位置的正上方；复合梁mems开关(15)的金属电极和桥墩均通过直流偏置线连接对应的直流端口金属块。
6、进一步的，复合梁mems开关(15)包括层叠设置上梁(23)和金属下梁(24)，金属下梁位于上梁的下表面；上梁(23)中间位置处的金属下梁(24)镂空，金属下梁的中间导通结构(25)位于上梁(23)中间位置处，且中间导通结构(25)位于微带线匹配结构(11)的缺口的正上方；两个金属电极分别位于下梁(24)左侧动作臂和右侧动作臂的正下方；其中，两个金属电极均通过对应的直流偏置线与左侧的直流端口金属块(1)连接。
7、进一步的，所述复合梁mems开关(15)的上梁(23)的材料为二氧化硅。
8、进一步的，所述复合梁mems开关(15)的下梁(24)的材料为金。
9、进一步的，复合梁mems开关(15)的中间导通结构(25)为h型金属片，h型金属片下方分布有四个圆柱形触点。
10、进一步的，复合梁mems开关(15)的上梁(23)为以上梁h型结构为中间线的对称图形，包括从左至右依次连接的左侧桥墩、左侧连接臂、左侧动作臂、左中臂、上梁h型结构、右中臂、右侧动作臂、右侧连接臂和右侧桥墩；
11、其中，桥墩与金属下梁连接；
12、连接臂为折叠弯曲的回纹结构，左侧动作臂和右侧动作臂上均腐蚀有周期性的圆孔。
13、进一步的，复合梁mems开关(15)的金属下梁(24)包括左臂部、左侧镂空部、下梁h型结构、右侧镂空部和右臂部；其中左臂部和右臂部相互对称；左臂部和右臂部均包括线连接的外侧折叠弯曲的回纹结构以及内侧动作臂；所述内侧动作臂上均腐蚀有周期性的圆孔。
14、进一步的，微带线匹配结构(11)由输入输出梯形渐变微带线组成，用于进行匹配，复合梁mems开关(15)的中间导通结构(25)位于两侧梯形渐变微带线结构的正上方，下拉时实现导通。
15、进一步的，复合梁mems开关(15)的金属电极的上表面设有氮化硅绝缘层。
16、本专利技术相比
技术介绍
具有如下优点：
17、a)开关结构简单，制造方便，可应用于相控阵天线、超表面反射阵天线等射频电路，控制其导通与断开。
18、b)开关断开状态隔离度高，导通状态下插入损耗低。
19、c)开关采用复合梁结构，低驱动电压下即可工作，响应时间短，可靠性高，工作时开关不易发生断裂。
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1.一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，包括石英玻璃衬底(16)、共面波导金属地(12)和金属地(26)；所述共面波导金属地(12)位于石英玻璃衬底的上表面；金属地(26)位于石英玻璃衬底的下表面；其特征在于，所述石英玻璃衬底的上表面还设置有直流端口金属块、直流偏置线、微带线匹配结构(11)和复合梁MEMS开关；
2.根据权利要求1所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于：复合梁MEMS开关(15)包括层叠设置上梁(23)和金属下梁(24)，金属下梁位于上梁的下表面；上梁(23)中间位置处的金属下梁(24)镂空，金属下梁的中间导通结构(25)位于上梁(23)中间位置处，且中间导通结构(25)位于微带线匹配结构(11)的缺口的正上方；两个金属电极分别位于下梁(24)左侧动作臂和右侧动作臂的正下方；其中，两个金属电极均通过对应的直流偏置线与左侧的直流端口金属块(1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，所述复合梁MEMS开关(15)的上梁(23)的材料为二氧化
4.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，所述复合梁MEMS开关(15)的下梁(24)的材料为金。
5.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，复合梁MEMS开关(15)的中间导通结构(25)为H型金属片，H型金属片下方分布有四个圆柱形触点。
6.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，复合梁MEMS开关(15)的上梁(23)为以上梁H型结构为中间线的对称图形，包括从左至右依次连接的左侧桥墩、左侧连接臂、左侧动作臂、左中臂、上梁H型结构、右中臂、右侧动作臂、右侧连接臂和右侧桥墩；
7.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，复合梁MEMS开关(15)的金属下梁(24)包括左臂部、左侧镂空部、下梁H型结构、右侧镂空部和右臂部；其中左臂部和右臂部相互对称；左臂部和右臂部均包括线连接的外侧折叠弯曲的回纹结构以及内侧动作臂；所述内侧动作臂上均腐蚀有周期性的圆孔。
8.根据权利要求1所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，微带线匹配结构(11)由输入输出梯形渐变微带线组成，用于进行匹配，复合梁MEMS开关(15)的中间导通结构(25)位于两侧梯形渐变微带线结构的正上方，下拉时实现导通。
9.根据权利要求1所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁RF MEMS开关，其特征在于，复合梁MEMS开关(15)的金属电极的上表面设有氮化硅绝缘层。
...【技术特征摘要】
1.一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关，包括石英玻璃衬底(16)、共面波导金属地(12)和金属地(26)；所述共面波导金属地(12)位于石英玻璃衬底的上表面；金属地(26)位于石英玻璃衬底的下表面；其特征在于，所述石英玻璃衬底的上表面还设置有直流端口金属块、直流偏置线、微带线匹配结构(11)和复合梁mems开关；
2.根据权利要求1所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关，其特征在于：复合梁mems开关(15)包括层叠设置上梁(23)和金属下梁(24)，金属下梁位于上梁的下表面；上梁(23)中间位置处的金属下梁(24)镂空，金属下梁的中间导通结构(25)位于上梁(23)中间位置处，且中间导通结构(25)位于微带线匹配结构(11)的缺口的正上方；两个金属电极分别位于下梁(24)左侧动作臂和右侧动作臂的正下方；其中，两个金属电极均通过对应的直流偏置线与左侧的直流端口金属块(1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关，其特征在于，所述复合梁mems开关(15)的上梁(23)的材料为二氧化硅。
4.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太赫兹波段复合梁rf mems开关，其特征在于，所述复合梁mems开关(15)的下梁(24)的材料为金。
5.根据权利要求2所述的一种低驱动电压的太...
【专利技术属性】
技术研发人员：关维国，潘庆华，黄建明，张乃柏，何小龙，崔岩松，王子莱，汪春霆，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：
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