【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，特别涉及一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元。
技术介绍
1、太赫兹波的频段范围为0.1thz～10thz，具有频率高、带宽较宽、透射能力强、携带信息丰富特点，在宽带通信、雷达侦测、成像等领域有广泛的应用前景。但其缺点是空间路径损耗大，为解决该问题可使用相控阵技术，提高天线增益及波束扫描的方法。而超表面相比t/r组件调控电磁波相位，在成本、功耗、重量方面具有优势。
2、超表面是指通过对亚波长尺度的结构单元进行周期或非周期排布，实现对电磁波灵活调控的人工结构。超表面单元可以进行独立设计，从而实现每个单元独立调控电磁波的振幅和相位，由此可以获得更加复杂的场分布结果。可编程超表面基于这种相位或振幅的不连续性，可以将单元离散为有限类型并用数字代码描述。例如两种单元的反射相位相差180°，而振幅相近，则可以得到“0”和“1”两种编码。超表面阵列主要面向5g、6g无线通信领域，可以在场馆、商场等热点流量地区拼接安装部署，协同现有基站，实现覆盖补盲。对于可编程超表面，采用pin二极管调相具有控制方便，易于集成的优点，但存在高插入损耗、低隔离度、线性度不高、180°相位差带宽小、且单个单元独立控制困难的缺点；
3、静电驱动rf-mems开关利用上下极板的静电力吸合来实现的开断功能。rf mems开关与其他固态器件相比(pin二极管,mosfet开关,hemt开关)，具有低插入损耗、高隔离度、低功耗、高线性度和高集成度的优势，但存在可靠性问题，对于静电驱动开关，会由于温度、荷载、振动和充电等原
技术实现思路
1、针对上述的不足，本专利技术公开了一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，
2、其包括有：
3、第二衬底16，其横截面为正方形，边长为亚波长尺度；
4、正极控制线18，形成于所述第二衬底16下表面，用于rf mems开关供电；
5、背覆地15，形成于所述第二衬底16上表面，作用为作为接地电极和反射电磁波；
6、第一衬底14，形成于所述背覆地15上表面；
7、直流接地柱12，穿过所述第一衬底14，长度和所述第一衬底14厚度相同，其轴线位于所述第一衬底对称轴上，用于连接rf mems开关下电极6和所述背覆地15；
8、直流正极柱13，其长度为所述第一衬底14、所述背覆地15、所述第二衬底16厚度之和，且穿过所述三者，其轴线位于所述第一衬底对称轴上，用于连接rf mems开关第二层锚点5和所述正极控制线18；
9、上贴片7，形成于所述第一衬底14上表面，对称分布在所述直流正极柱13两侧，用于散射太赫兹波；
10、信号线8，形成于所述第一衬底14上表面，对称分布在所述直流正极柱13两侧，且和所述上贴片7相接，用于连接所述上贴片7；
11、rf mems开关6，5，4，3，2，17，1，形成于所述第一衬底14上，位于上贴片7中间，横跨信号线8，用于将所述信号线8连接或断开来实现散射电磁波180°反射相位差；
12、直流偏置线结构11，10，9，形成于所述第一衬底14上表面，用于给rf mems开关提供直流电压。
13、在本专利技术一些实施例中，所述背覆地15有圆孔，防止其与直流正极柱13短路。
14、在本专利技术一些实施例中，所述rf mems开关包括下电极6，第二层锚点5，电极介质层4，第一层锚点3，上金属电极2，信号桥17，裙边梁1；
15、所述下电极6，形成于所述第一衬底14上，且位于所述信号线8两侧，其边长大于所述直流接地柱12直径，作为开关的负极；
16、所述第二层锚点5，形成于所述第一衬底14上，且位于所述信号线8两侧，其边长等于所述直流正极柱13直径，其厚度与所述下电极6，所述上贴片7，所述信号线8相同，其长度大于第一层锚点3，作为开关的负极；
17、电极介质层4，形成于所述下电极6上，分布于所述信号线8两侧，且面积大于所述下电极6，用于隔离所述下电极6和上金属电极2；
18、第一层锚点3，形成于所述第二层锚点5上，分布于所述信号线8两侧，且靠近信号线8一侧采用圆角过渡，用于固定上金属电极和形成开关间隙；
19、上金属电极2，位于所述电极介质层4上方，分布于所述信号线8两侧，两端固定在所述第一层锚点3上，作为开关上电极，施加驱动电压后带动信号桥17下压，其梁结构为二次曲线，且梁相接处为圆弧过渡，其宽度小于所述上贴片中间间隙，其上有释放孔，用于牺牲层释放和减小下压阻尼；
20、信号桥17，位于所述信号线8正上方，和所述上金属电极2在同一层面，用于连接或断开所述信号线8，下方有两个圆形触点，增加开关压紧力；
21、裙边梁1，形成于所述上金属电极2上，且包覆所述上金属电极2和所述信号桥17，其作用为提供开关回复力，避免应力分布不均造成的开关翘曲变形，提高开关疲劳寿命，并且将所述上金属电极2和所述信号桥17分离，隔绝直流电对射频信号的影响，其上有释放孔，用于牺牲层释放和减小下压阻尼。
22、在本专利技术一些实施例中，所述直流偏置线结构包括非金属偏置线11，上电极金属偏置线10，下电极金属偏置线9；
23、所述非金属偏置线11，形成于所述第一衬底14上，对称分布于所述直流接地柱12两侧，用于连接所述第二层锚点5和所述下电极6；
24、所述上电极金属偏置线10，对称分布于所述信号线8两侧，和所述非金属偏置线11和第二层锚点5相接，且应尽量偏离所述上贴片7，减少对位移电流的影响，作用为连接所述第二层锚点5，并减少所述直流偏置线的电阻引起的分压；
25、所述下电极金属偏置线9，对称分布于所述信号线8两侧，和所述非金属偏置线11和下电极6相接，且应尽量偏离所述上贴片7，减少对位移电流的影响，作用为连接所述下电极6，并减少所述直流偏置线的电阻引起的分压。
26、本专利技术达到的技术效果如下：
27、1、180°反射相位差工作带宽大，在285ghz到320ghz，反射相位差范围在172°到193°；
28、2、反射相位高线性度，在285ghz到320ghz，开关down态时的反射相位范围在117°到52°，开关up态时的反射相位范围在-53°到-129°；
29、3、rf mems开关高机械可靠性，使用裙边梁结构，开关下拉变形后应力分布均匀，减小开关翘曲变形；梁中通过圆弧相接，无应力集中；圆弧相接增大了相接处长度，减小开关循环造成的断裂风险，提高开关疲劳寿命；
30、4、加工工艺要求低，开关的第二层锚点和下电极分别采用偏置线相连，减少电极打孔数量，降低制造成本，提高制造效率；
31、5、偏置线部分使用金属，减小偏置线的分压，降低驱动电压。
32、本专利技术的附加优点、目的，以及特征将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述背覆地(15)设有供直流正极柱(13)穿过的圆孔。
3.根据权利要求1所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述RF MEMS开关包括下电极(6)，第二层锚点(5)，电极介质层(4)，第一层锚点(3)，上金属电极(2)，信号桥(17)和裙边梁(1)；
4.根据权利要求3所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述信号桥(17)，位于所述信号线(8)正上方，和所述上金属电极(2)在同一层面，用于连接或断开所述信号线(8)，其下方有两个圆形触点。
5.根据权利要求1所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述RF MEMS开关还包括直流偏置线结构，直流偏置线结构包括非金属偏置线(11)、上电极金属偏置线(10)、下电极金属偏置线(9)；
6.根据权利要求5所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超
7.根据权利要求5所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述上电极金属偏置线(10)，对称分布于所述信号线(8)两侧，和所述非金属偏置线b和第二层锚点(5)相接，且偏离所述上贴片(7)。
8.根据权利要求5所述一种RF MEMS开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述下电极金属偏置线(9)，对称分布于所述信号线(8)两侧，和所述非金属偏置线a和下电极(6)相接，且偏离所述上贴片(7)。
...【技术特征摘要】
1.一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述背覆地(15)设有供直流正极柱(13)穿过的圆孔。
3.根据权利要求1所述一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述rf mems开关包括下电极(6)，第二层锚点(5)，电极介质层(4)，第一层锚点(3)，上金属电极(2)，信号桥(17)和裙边梁(1)；
4.根据权利要求3所述一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，其特征在于，所述信号桥(17)，位于所述信号线(8)正上方，和所述上金属电极(2)在同一层面，用于连接或断开所述信号线(8)，其下方有两个圆形触点。
5.根据权利要求1所述一种rf mems开关的太赫兹可编程超表面单元，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，马智超，张乃柏，郭秋泉，黄建明，汪春霆，
申请(专利权)人：电子科技大学深圳高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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