CN110047662A - 一种高开关电容比rf mems电容式开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，包括有衬底，衬底上分布有微波传输线，微波传输线上依次固定有介质层和电容上极板，微波传输线两侧分布有地结构，地结构开设有电极容纳槽，电极容纳槽内设置有开关驱动电极，且开关驱动电极底部固定于衬底上，开关驱动电极上方镜像悬挂有金属膜桥，金属膜桥同时连接地结构，地结构上设有开口，开口内设有引线，开口上连接有金属引线盖。能够让驱动电极远离微波传输线，对信号传输的影响很小，插入损耗更低。可以实现“OFF”、“ON”状态，对地电容值可分别调节。金属膜桥架设在开口上方，保证共面波导完整性，从而减小插入损耗。整体构造简单，易于制造。

Description

一种高开关电容比RF MEMS电容式开关

技术领域

本发明涉及一种电容开关，尤其涉及一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关。

背景技术

射频开关作为通信器件的基本结构单元，在通信系统中有着举足轻重的地位。RFMEMS开关是利用MEMS技术制作的一种射频开关，通过微机械结构的运动，来达到控制信号通与断的目的，且相较传统射频半导体开关具有插损低，隔离度高以及使用寿命长的优点。

目前电容式RF MEMS开关的“OFF”和“ON”状态对地电容值只能同步联动，所以可调节性差，这为进一步提升其电磁学性能带来很大困难。另外目前的电容式RF MEMS开关驱动电极或是位于信号线与地之间或是以信号线为驱动电极，这都为开关引入了相当的插入损耗。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高“开”“关”电容比RF MEMS 电容式开关。

本发明的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，包括有衬底，其中：所述衬底上分布有微波传输线，所述微波传输线上依次固定有介质层和电容上极板，所述微波传输线两侧分布有地结构，所述地结构开设有电极容纳槽，所述电极容纳槽内设置有开关驱动电极，且开关驱动电极底部固定于衬底上，所述开关驱动电极上方镜像悬挂有金属膜桥，所述金属膜桥同时连接地结构，所述地结构上设有开口，所述开口内设有引线，所述开口上连接有金属引线盖。

进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述衬底为高阻硅衬底；或是为，玻璃衬底；或是为，陶瓷衬底；或是为，砷化镓衬底。

更进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述金属膜桥为T字形构造，所述T字形构造的横向端点与地结构相连，所述T 字形构造的底部端点与电容上极板形成接触状态或是分离状态。

更进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述金属膜桥为两镜像分布构成的H字形构造，所述H字形构造的纵向端点与地结构相连，所述H字形构造的中部端点与电容上极板形成接触状态或是分离状态。

更进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述电容上极板与介质层和微波传输线构成对地耦合电容，所述金属膜桥悬挂在开关驱动电极上方，对称分布于电容上极板的两侧，所述金属膜桥填补地结构的开口。

更进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述微波传输线为共面波导，或是为微带线。

再进一步地，上述的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，其中，所述金属膜桥与地结构之间连接有金属锚点。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、能够让驱动电极远离微波传输线，对信号传输的影响很小，插入损耗更低。

2、可以实现“OFF”、“ON”状态，对地电容值可分别调节。

3、金属膜桥架设在开口上方，保证共面波导完整性，从而减小插入损耗。

4、整体构造简单，易于制造。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关的整体结构示意图。

图2是开关处于“ON”状态的结构示意图。

图3是开关处于“OFF”状态的结构示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1衬底 2微波传输线

3地结构 4开关驱动电极

5金属膜桥 6金属引线

7金属引线盖 8电容上极板

9金属锚点

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至3的一种高“开”“关”电容比RF MEMS电容式开关，包括有衬底 1，其与众不同之处在于：衬底1相对两端的中间位置处设置有微波传输线2，在微波传输线2依次固定有介质层和电容上极板8。同时，在微波传输线2的两侧分布有地结构3，地结构3开设有电极容纳槽。具体来说，电极容纳槽内设置有开关驱动电极4，且开关驱动电极4的底部固定在衬底1上。并且，开关驱动电极4上方镜像悬挂有金属膜桥5，金属膜桥5还同时连接地结构3，地结构3 上开设有开口，开口内设置有金属引线6。而且，在开口上连接有金属引线盖7。这样，构成MEMS结构。

结合本发明一较佳的实施方式来看，本发明采用的衬底1为高阻硅衬底。同时，根据使用需求的不同，也可以采用玻璃衬底；或是为，陶瓷衬底。当然，针对某些特殊情况的应用，还可以采用砷化镓衬底。

进一步来看，实现“OFF”、“ON”状态电容值高度可调，金属膜桥5为T字形构造，T字形构造的横向端点与地结构3相连，T字形构造的底部端点与电容上极板8形成接触状态或是分离状态。或者，金属膜桥5为两镜像分布构成的H 字形构造，H字形构造的纵向端点与地结构3相连，H字形构造的中部端点与电容上极板8形成接触状态或是分离状态。

再进一步来看，电容上极板8与介质层和微波传输线构成对地耦合电容。金属膜桥悬挂在开关驱动电极4上方，对称分布于电容上极板8的两侧，金属膜桥5填补地结构3的开口。

同时，为适应不同的需求，本发明采用的微波传输线2可为共面波导，也可为微带线。

工作原理：

如图2所示，当开关驱动电极4无电压时，金属膜桥5与电容上极板8的上极板不形成接触，开关处于“ON”状态，此时信号沿信号线传播。由于金属膜桥5与信号线之间的正对面积可调，所以引入的对地电容值可调，因此可根据使用需求单独调节“ON”状态的对地电容值。

如图3所示，当两开关驱动电极4同时加驱动电压时，在驱动力的作用下，金属膜桥5被拉向下开关驱动电极4。由此，使得金属膜桥5与电容上极板8与上极板形成金属接触。从而，形成LC对地耦合电路。此时信号对地耦合反射，开关处于“OFF”状态，其中“OFF”状态的电容值也可根据需求单独进行调节。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：

1、能够让驱动电极远离微波传输线，对信号传输的影响很小，插入损耗更低。

2、可以实现“OFF”、“ON”状态，对地电容值可分别调节。

3、金属膜桥架设在开口上方，保证共面波导完整性，从而减小插入损耗。

4、整体构造简单，易于制造。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，包括有衬底，其特征在于：所述衬底上分布有微波传输线，所述微波传输线上依次固定有介质层和电容上极板，所述微波传输线两侧分布有地结构，所述地结构开设有电极容纳槽，所述电极容纳槽内设置有开关驱动电极，且开关驱动电极底部固定于衬底上，所述开关驱动电极上方镜像悬挂有金属膜桥，所述金属膜桥同时连接地结构，所述地结构上设有开口，所述开口内设有引线，所述开口上连接有金属引线盖。

2.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述衬底为高阻硅衬底；或是为，玻璃衬底；或是为，陶瓷衬底；或是为，砷化镓衬底。

3.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述金属膜桥为T字形构造，所述T字形构造的横向端点与地结构相连，所述T字形构造的底部端点与电容上极板形成接触状态或是分离状态。

4.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述金属膜桥为两镜像分布构成的H字形构造，所述H字形构造的纵向端点与地结构相连，所述H字形构造的中部端点与电容上极板形成接触状态或是分离状态。

5.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述电容上极板与介质层和微波传输线构成对地耦合电容，所述金属膜桥悬挂在开关驱动电极上方，对称分布于对地耦合电容的两侧，所述金属膜桥填补地结构的开口。

6.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述微波传输线为共面波导，或是为微带线。

7.根据权利要求1所述的一种高开关电容比RF MEMS电容式开关，其特征在于：所述金属膜桥与地结构之间连接有金属锚点。