CN201797028U - Rf mems欧姆并联开关 - Google Patents

Rf mems欧姆并联开关 Download PDF

Info

Publication number
CN201797028U
CN201797028U CN2010201058670U CN201020105867U CN201797028U CN 201797028 U CN201797028 U CN 201797028U CN 2010201058670 U CN2010201058670 U CN 2010201058670U CN 201020105867 U CN201020105867 U CN 201020105867U CN 201797028 U CN201797028 U CN 201797028U
Authority
CN
China
Prior art keywords
mems
driving voltage
ohm
straight
conduction band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010201058670U
Other languages
English (en)
Inventor
车文荃
刘世劼
张洁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN2010201058670U priority Critical patent/CN201797028U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201797028U publication Critical patent/CN201797028U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本实用新型公开了一种RF MEMS欧姆并联开关，它在特性阻抗50欧姆共面波导的中间位置用折叠梁支撑一段膜梁，膜梁下方有金矩形环和金矩形驱动电压板，矩形环下方有圆柱形凸起。在改良传统RF MEMS欧姆并联开关的基础之上，使得开关具有更宽带宽、更大隔离度、更低驱动电压和更高可靠性的显著优点。

Description

RF MEMS欧姆并联开关
技术领域
本实用新型属于一种微带电路设计中的RF MEMS开关，特别是一种新型的超宽带RF MEMS开关。
背景技术
MEMS(MicroElectroMechanical System，即微电子机械系统)具有体积小、重量轻、多功能以及可批量生产等特点。射频微电子机械系统(Radio FrequencyMicro electromechanical System)是MEMS技术的一个分支。射频开关是微波信号和高频信号变换的关键元件，相对于传统开关，RF MEMS开关有如下优点：(1)功耗低(2)高隔离度(3)插入损耗低(4)互调分量低(5)成本低。如文献1，“Micromechanical membrane switches on silicon”.IBM Journal of Research andDevelopment，vol.23，July 1979；以及文献2，“A DC to 100GHz high performanceohmic shunt switch”，Microwave Symposium Digest，2004 IEEE MTT-S International，Vol.3，June.2004，pp.1931-1934。在文献1中，K.E.Peterson第一次设计了一种静电驱动悬梁臂开关，文献2证明设计的超宽带开关的仍然具有低的插入损耗和高隔离度。并联欧姆开关的悬梁被拉下后，金属触点不是将信号通路接通，而是将信号通路与地线相连，这样信号就被旁路接地，称为并联欧姆开关。并联欧姆开关可以用来实现低插入损耗和超宽带的性能。但是目前的超宽带开关没有考虑结构的优化设计，需要的驱动电压较高，并且由于开关的磨损，可靠性较差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种新型的RF MEMS欧姆并联开关，该开关与传统的开关相比有更宽的带宽，更低的驱动电压和更长的使用寿命。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，包括介质基板、中心导带、两块地板，中心导带位于介质基板上方的中央位置，两块地板对称分布在中心导带的两侧构成共面波导，还包括膜梁、四个折叠梁、两个金锚、矩形环及两块驱动电压板，矩形环位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板对称分布在共面波导横向中轴的两侧，且与矩形环位于同一平面，两块驱动电压板和矩形环的上表面黏附有膜梁，两个金锚分别与沿膜梁中心点呈对称分布的折叠梁的一侧末端连接，两个金锚分别与两块地板相连，四个折叠梁的另一侧末端与膜梁相连，矩形环的每条边上有三个向下的凸点。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：(1)带宽更宽；(2)采用折叠梁设计，驱动电压较低；(3)开关断开时隔离度大于15dB，插入损耗小于0.6dB；(4)开关寿命更长。
附图说明
图1是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的结构平面示意图。
图2是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的折叠梁示意图。
图3是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的膜梁示意图。
图4是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的膜梁部分截面及驱动电压板示意图。
图5是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关实施例的ADS仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
结合图1和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，包括介质基板1、中心导带2、两块地板3，中心导带2位于介质基板1上方的中央位置，两块地板3对称分布在中心导带2的两侧构成共面波导，还包括膜梁4、四个折叠梁5、两个金锚6、矩形环7及两块驱动电压板8，矩形环7位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板8对称分布在共面波导横向中轴的两侧，位于与矩形环7距离为15～40um的同一平面，两块驱动电压板8和矩形环7的上表面黏附有膜梁4，两个金锚6分别与沿膜梁4中心点呈对称分布的折叠梁5的一侧末端连接，两个金锚6分别与两块地板3相连，四个折叠梁5的另一侧末端与膜梁4相连，矩形环7的每条边上有三个向下的凸点。
本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，共面波导的介质基板1的介电常数εr为2～11.9，高度为0.2～1mm，
结合图3，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，以膜梁4纵向中轴为对称轴，在膜梁4下方的共面波导长80～120um，中心导带2宽度为20～30um，地板3与中心导带2的间隙为15～30um，其余部分中心导带2的宽度为90～120um，两块地板3与中心导带2的间隙为40～100um。
结合图3和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，膜梁4为氮化硅梁，膜梁4的长为200～300um，宽为50～80um，膜梁4下方黏附的两块驱动电压板8分别长80～100um，宽40～50um，在两块驱动电压板8正下方的两块地板3的上表面，分别有一块与驱动电压板8同样大小的驱动电压板，矩形环7长为70～80um，宽为50～80um，矩形环7带宽为10～15um，材料为金，所述凸点为半径3～5um，高0.5～1um的金圆柱。
本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，金锚6宽50～80um，长210～400um，厚4～6um。
结合图2，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的支撑梁为4个对称的折叠金梁，每个折叠梁有4个弯曲，每个弯曲的梁间隙为10um。折叠梁5一端与膜梁4相连，一端与金锚6相连，折叠梁5中L1长200～250um，L2长120～170um，折叠梁5其余部分长190～240um，梁间距G1为10～20um，梁宽G2为10～20um。
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。
结合图1，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，整个介质基板的尺寸是1000um*800um*500um，介质基板1的介电常数εr为11.9，介质基板上中心导带的宽度为90um，中心导带与地板的距离为57um，共面波导中间开关处中心导带的宽度为20um，中心导带与地板的距离为15um，该50欧姆共面波导两端与其他平面电路连接方便，保留了传统开关的优点。
为了改良开关，减小开关的驱动电压。本实用新型RF MEMS欧姆并联开关采用折叠梁设计，4个折叠梁5对称分布。结合图2，折叠梁L1长200um，L2长120um，其余部分长190um，梁间距G1为10um，梁宽10um。
结合图3和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关膜梁1为氮化硅梁，长280um，宽50um，厚1um。膜梁下方黏附有一个矩形环3和两块驱动电压板2。矩形环材料为金，矩形环长70um，宽50um，厚0.5um，环带宽G3为10um，环的每条边下方有三个向下的凸点4，凸点为半径3um，高0.5um的圆柱。膜梁下方的两块驱动电压板2分别长80um，宽40um。
以上便是由共面波导和梁结构构成的RF MEMS欧姆并联开关，共面波导为50Ω特性阻抗，以便于与其他平面电路相连接。用ADS的仿真结果如图5所示，结果表明：本实用新型RF MEMS欧姆并联开关在开关断开状态下0-100GHz带宽内，隔离度大于15dB，插入损耗小于0.6dB。总体积约为1mm*0.8mm*0.5mm。

Claims (6)

1.一种RF MEMS欧姆并联开关，包括介质基板[1]、中心导带[2]、两块地板[3]，中心导带[2]位于介质基板[1]上方的中央位置，两块地板[3]对称分布在中心导带[2]的两侧构成共面波导，其特征在于：还包括膜梁[4]、四个折叠梁[5]、两个金锚[6]、矩形环[7]及两块驱动电压板[8]，矩形环[7]位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板[8]对称分布在共面波导横向中轴的两侧，且与矩形环[7]位于同一平面，两块驱动电压板[8]和矩形环[7]的上表面黏附有膜梁[4]，两个金锚[6]分别与沿膜梁[4]中心点呈对称分布的折叠梁[5]的一侧末端连接，两个金锚[6]分别与两块地板[3]相连，四个折叠梁[5]的另一侧末端与膜梁[4]相连，矩形环[7]的每条边上有三个向下的凸点。
2.根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：共面波导的介质基板[1]的介电常数εr为2～11.9，高度为0.2～1mm。
3.根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：两块驱动电压板[8]之间的距离为15～40um。
3、根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：以膜梁[4]纵向中轴为对称轴，在膜梁[4]下方的共面波导长80～120um，中心导带[2]宽度为20～30um，两块地板[3]与中心导带[2]的间隙为15～30um，其余部分中心导带[2]的宽度为90～120um，两块地板[3]与中心导带[2]的间隙为40～100um。
4.根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：膜梁[4]为氮化硅梁，膜梁[4]的长为200～300um，宽为50～80um，膜梁[4]下方黏附的两块驱动电压板[8]分别长80～100um，宽40～50um，在两块驱动电压板[8]正下方的两块地板[3]的上表面，分别有一块与驱动电压板[8]同样大小的驱动电压板，矩形环[7]长为70～80um，宽为50～80um，矩形环[7]带宽为10～15um，材料为金，所述凸点为半径3～5um，高0.5～1um的金圆柱。
5.根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：金锚[6]宽50～80um，长210～400um，厚4～6um。
6.根据权利要求1所述的RF MEMS欧姆并联开关，其特征在于：折叠梁[5]中L1长200～250um，L2长120～170um，折叠梁[5]其余部分长190～240um，梁间距G1为10～20um，梁宽G2为10～20um。 
CN2010201058670U 2010-02-02 2010-02-02 Rf mems欧姆并联开关 Expired - Fee Related CN201797028U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010201058670U CN201797028U (zh) 2010-02-02 2010-02-02 Rf mems欧姆并联开关

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010201058670U CN201797028U (zh) 2010-02-02 2010-02-02 Rf mems欧姆并联开关

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201797028U true CN201797028U (zh) 2011-04-13

Family

ID=43851928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010201058670U Expired - Fee Related CN201797028U (zh) 2010-02-02 2010-02-02 Rf mems欧姆并联开关

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201797028U (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102486972A (zh) * 2011-09-01 2012-06-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 双通道射频mems开关及其制造方法
CN103377859A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 北京理工大学 基于mems金属桥换能元结构由常断向常通状态转换双稳态开关
CN104779122A (zh) * 2015-03-27 2015-07-15 苏州锟恩电子科技有限公司 一种rf mems开关硅梁结构
CN104810210A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 贺利实公司 用于导引rf信号的微机电开关
CN107026300A (zh) * 2016-01-31 2017-08-08 南京理工大学 基于半模基片集成波导的开关单元
CN110853985A (zh) * 2019-11-01 2020-02-28 北京邮电大学 一种并联式电容开关
CN115377631A (zh) * 2022-09-16 2022-11-22 北京邮电大学 一种射频mems开关

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102486972A (zh) * 2011-09-01 2012-06-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 双通道射频mems开关及其制造方法
CN102486972B (zh) * 2011-09-01 2014-10-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 双通道射频mems开关及其制造方法
CN103377859A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 北京理工大学 基于mems金属桥换能元结构由常断向常通状态转换双稳态开关
CN104810210A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 贺利实公司 用于导引rf信号的微机电开关
CN104810210B (zh) * 2014-01-23 2016-09-28 贺利实公司 用于导引rf信号的微机电开关
CN104779122A (zh) * 2015-03-27 2015-07-15 苏州锟恩电子科技有限公司 一种rf mems开关硅梁结构
CN107026300A (zh) * 2016-01-31 2017-08-08 南京理工大学 基于半模基片集成波导的开关单元
CN110853985A (zh) * 2019-11-01 2020-02-28 北京邮电大学 一种并联式电容开关
CN115377631A (zh) * 2022-09-16 2022-11-22 北京邮电大学 一种射频mems开关
CN115377631B (zh) * 2022-09-16 2023-11-03 北京邮电大学 一种射频mems开关

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201797028U (zh) Rf mems欧姆并联开关
US11834327B2 (en) MEMS bridge devices and methods of manufacture thereof
US7126447B2 (en) RF-mems switch
CN101359760B (zh) 一种应用于k波段的mems电磁带隙可调带阻滤波器
Kim et al. A compact V-band 2-bit reflection-type MEMS phase shifter
CN101212076B (zh) 微机械可调微波带通滤波器
CN105742124B (zh) 一种微机电系统开关
CN102280316B (zh) 一种双驱动电极射频微机电开关
CN202737078U (zh) 一种mems可重构微波定向耦合器
Strohm et al. RF-MEMS switching concepts for high power applications
CN209461308U (zh) 一种翘板结构的rf mems接触式开关
Gong et al. A beam steering single-arm rectangular spiral antenna with large azimuth space coverage
CN105702527A (zh) 一种微机电系统开关
CN101276950A (zh) 矩形桥式共面波导结构的毫米波微机电系统移相器
CN113035650B (zh) 高可靠性的电容式rf mems开关
Park et al. A 35-60 GHz single-pole double-throw (SPDT) switching circuit using direct contact MEMS switches and double resonance technique
CN113381139B (zh) 一种k～d波段宽频射频mems开关
US8115577B2 (en) Electromechanical switch, filter using the same, and communication apparatus
CN112735918A (zh) 一种面内滑动的射频开关
Chan et al. Novel beam design for compact RF MEMS series switches
Jaiswal et al. Surface micromachined RF MEMS SP9T switch for 60 GHz ISM band antenna sectoring applications
Mollah et al. RF-MEMS switches: Paradigms of microwave switching
Simon et al. Designing a novel RF MEMS switch for broadband power applications
Nakatani et al. Single crystal silicon cantilever-based RF-MEMS switches using surface processing on SOI
CN213990624U (zh) 一种面内滑动的射频开关

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110413

Termination date: 20130202