CN101262083A - 一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 - Google Patents
一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101262083A CN101262083A CNA2008101027773A CN200810102777A CN101262083A CN 101262083 A CN101262083 A CN 101262083A CN A2008101027773 A CNA2008101027773 A CN A2008101027773A CN 200810102777 A CN200810102777 A CN 200810102777A CN 101262083 A CN101262083 A CN 101262083A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmission line
- switch
- mems
- planar waveguide
- coplanar waveguide
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用于低频段的高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征是:射频电路结构位于衬底(9)上,在衬底(9)的纵向的两端排布有共面波导传输线(8),MEMS电容式开关(5)位于共面波导传输线(8)的上面;MEMS电容式开关(5)通过弹簧装置的开关梁(6)和加入的短截高阻线(1)与共面波导地平面(7)相连;两个级联的MEMS电容式开关(5)与连接它们的共面波导高阻传输线(4)构成π型调谐电路;在共面波导传输线(8)和共面波导高阻传输线(4)的两侧与共面波导地平面(7)之间分布有衬底刻槽(3)。本发明的RF MEMS电容式并联开关电路可以在低频段获得很高的隔离度性能,同时也保持良好的宽带,有效提高了RF MEMS开关在射频电路和单片集成中的应用性能。
Description
技术领域
本发明涉及射频微机电***(RF MEMS)技术领域,特别涉及一种适用于低频段的RFMEMS电容式并联开关构成的高隔离度宽带电路。
背景技术
在微波应用领域,RF MEMS开关以其高隔离度、低***损耗、极低的功耗以及良好的线性度等FET或PIN二极管传统微波固态开关无法比拟的优势获得了广泛的关注,显示出了巨大的应用潜力。无论隔离度还是***损耗的性能上,RF MEMS电容式并联开关在Ka到W波段表现出了良好的性能,但是开关在闭态时产生的并联电容和开关电路的等效电感往往较小,所以谐振频率通常处于较高频段,而在低频段的隔离度较低。传统的电感调谐方法使RF MEMS电容式并联开关在谐振频率处获得较高隔离度的同时往往只能得到更窄的带宽;以上因素限制了RF MEMS电容式开关在低频段的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:针对现有技术的不足,提供一种性能优良的RF MEMS电容式并联开关并应用于低频段的宽带射频电路,该电路的隔离度与带宽性能取决于开关梁与地平面间的短截高阻线以及两个级联开关与开关之间的高阻传输线构成的π型调谐电路,本发明可以有效地提高电路在低频段的隔离度并获得更大的带宽。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种应用于低频段的高隔离度宽带RFMEMS开关电路,其特征是:射频电路结构位于硅衬底上,在衬底的纵向两端排布有共面波导传输线,MEMS电容式开关位于共面波导传输线的上面;MEMS电容式开关通过开关梁与共面波导地平面相连;两个级联的MEMS电容式开关与连接它们的共面波导高阻传输线构成π型调谐电路。
所述的开关梁和共面波导地平面之间加入有一条短截高阻线。
所述的射频电路共面波导传输线和共面波导高阻传输线的两侧与共面波导地平面之间分布有衬底刻槽,在短截高阻线的两侧与共面波导地平面之间可以分布有衬底刻槽,也可以没有;衬底刻槽的深度均为5μm以上。
所述的开关梁采用弹簧梁的结构。
所述的共面波导传输线上淀积有一层绝缘层,此处的绝缘层采用氮化硅绝缘层。
所述射频电路的共面波导高阻传输线、共面波导地平面、共面波导传输线和MEMS电容式开关是多晶硅材料或者金属材料。
所述的MEMS电容式开关可以是有孔或者无孔结构。
所述的衬底为硅材料。
所述的衬底与共面波导高阻传输线、共面波导地平面、共面波导传输线之间有二氧化硅绝缘层。
本发明与现有技术相比所具有的优点:
1、本发明所设计的RF MEMS电容式并联开关电路在开关梁与共面波导地平面之间加入短截高阻线增加开关的串联电感,降低了开关串联谐振频率;
2、本发明所设计的RF MEMS电容式并联开关电路,开关梁使用了弹簧梁的结构弹性系数小,可以有效降低开关的执行电压;
3、本发明所设计的RF MEMS电容式并联开关电路,两个MEMS电容式开关与它们之间的共面波导高阻传输线构成π型调谐电路,共面波导高阻传输线实现阻抗匹配,所以在获得非常高隔离度的同时也得到更好的带宽匹配;
4、本发明所设计的RF MEMS电容式并联开关电路,采用KOH溶液在共面波导传输线和共面波导高阻传输线与共面波导地平面之间刻蚀有衬底刻槽,选择合适的衬底刻槽深度可以增加共面波导传输线的宽度同时保持传输线特征阻抗不变,从而减小由传输线导体损耗引起的信号衰减。
附图说明
图1是本发明的电路结构立体图;
图2是本发明的电路结构俯视图;
图3是开关开态时电路的侧视图;
图4是开关闭态时电路的侧视图;
图中:1.开关梁与地平面间的短截高阻线;2.氮化硅绝缘层;3.衬底刻槽;4.共面波导高阻传输线;5.MEMS电容式开关;6.开关梁;7.共面波导地平面;8.共面波导中心传输线;9.衬底;10.二氧化硅绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
如图1和图2所示,分别为本发明实施例的一种应用于低频段的高隔离度宽带RFMEMS开关电路立体图和俯视图;射频电路的衬底9选用硅材料,共面波导传输线8位于衬底9纵向两端,共面波导传输线8的宽度为100μm,MEMS电容式开关5位于共面波导传输线8的上面距离2μm处,MEMS电容式开关5长度为300μm,厚度为2μm,中心极板尺寸100μm×80μm,其中在共面波导传输线8上通过PECVD或LPCVD淀积有一层厚为1.5μm的氮化硅绝缘层2用于隔离直流执行电压,避免MEMS电容式开关5处于下拉状态时发生短路;MEMS电容式开关5通过开关梁6与共面波导地平面7相连,在开关梁6和共面波导地平面7之间加入一条长150μm宽60μm的短截高阻线1增大开关的串联电感,使开关的串联谐振频率降低到13.5GHz,从而提高了开关在低频段的隔离度,其中开关梁6采用弹簧梁的结构具有更低的弹性系数,使开关下拉所需的静电执行电压降低到14V左右,两个MEMS电容式开关5与开关中间的共面波导高阻传输线4构成π型调谐电路,共面波导高阻传输线4实现阻抗匹配,所以在获得非常高隔离度的同时也得到更好的带宽匹配;在共面波导传输线8和共面波导高阻传输线4的两侧与共面波导地平面7之间均分布有使用KOH溶液刻蚀衬底所得的深度20μm的衬底刻槽3,而在短截高阻线1的两侧与共面波导地平面7之间可以分布有衬底刻槽3,也可以没有;这里以在短截高阻线1的两侧与共面波导地平面7之间分布有衬底刻槽3为例,如附图1所示;衬底刻槽3可以增加共面波导传输线的宽度同时保持传输线特征阻抗不变,从而减小由传输线导体损耗引起的信号衰减。
其中在衬底9与共面波导高阻传输线4、共面波导地平面7、共面波导传输线8之间有一层通过热氧化形成的二氧化硅绝缘层10,可以减小信号传输时共面波导传输线8与共面波导地平面7的衬底损耗。
本实施例中的共面波导高阻传输线4、共面波导地平面7、共面波导传输线8和开关5都采用多晶硅材料,其中开关5可以是有孔或者无孔结构。
图3和图4分别为本实施例所述的RF MEMS开关电路的开关处于开态和闭态时电路的侧视图;图3中,当共面波导传输线8上没有加入直流偏置执行电压时,开关5处于开态对射频信号形成通路;图4中,当加入执行电压后,开关5在静电力作用下被下拉至传输线上方的氮化硅绝缘层2,从而对射频信号形成短路;在开关处于闭态时,两个开关5与开关间长500μm宽20μm的共面波导高阻传输线4构成π型调谐电路,不仅可以获得良好的带宽匹配,也大大提高电路的隔离性能,获得了11.5GHz谐振频率处-81.6dB的隔离度。
Claims (10)
1、一种应用于低频段的高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征是:射频电路结构位于衬底(9)上,在衬底(9)的纵向两端排布有共面波导传输线(8),MEMS电容式开关(5)位于共面波导传输线(8)的上面;MEMS电容式开关(5)通过开关梁(6)与共面波导地平面(7)相连;两个级联的MEMS电容式开关(5)与连接它们的共面波导高阻传输线(4)构成π型调谐电路。
2、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:在开关梁(6)和共面波导地平面(7)之间加入的一条短截高阻线(1)。
3、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:在射频电路共面波导传输线(8)和共面波导高阻传输线(4)的两侧与共面波导地平面(7)之间分布有衬底刻槽(3),在短截高阻线(1)的两侧与共面波导地平面(7)之间可以分布有衬底刻槽(3),也可以没有;衬底刻槽(3)的深度均为5μm以上。
4、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:所述的开关梁(6)采用弹簧梁的结构。
5、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:在共面波导传输线(8)上淀积有一层绝缘层(2)。
6、根据权利要求4所述的绝缘层(2),其特征在于:所述的绝缘层(2)采用氮化硅绝缘层。
7、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:所述射频电路的共面波导高阻传输线(4)、共面波导地平面(7)、共面波导传输线(8)和开关(5)是多晶硅材料或者金属材料。
8、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:所述的MEMS电容式开关(5)可以是有孔或者无孔结构。
9、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:所述的衬底(9)为硅材料。
10、根据权利要求1所述的低频段高隔离度宽带RF MEMS开关电路,其特征在于:所述的衬底(9)与共面波导高阻传输线(4)、共面波导地平面(7)、以及共面波导传输线(8)之间有二氧化硅绝缘层(10)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2008101027773A CN101262083A (zh) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2008101027773A CN101262083A (zh) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101262083A true CN101262083A (zh) | 2008-09-10 |
Family
ID=39962380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2008101027773A Pending CN101262083A (zh) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101262083A (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101915870A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 东南大学 | Mems悬臂梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN101915871A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 东南大学 | Mems固支梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN102142335A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-08-03 | 东南大学 | 一种射频开关 |
CN101369679B (zh) * | 2008-10-10 | 2012-05-23 | 东南大学 | 微电子机械二选一微波开关及其制备方法 |
CN101694895B (zh) * | 2009-10-30 | 2012-11-28 | 上海交通大学 | 基于热驱动放大的串联射频微电子机械开关及其制备方法 |
CN101414701B (zh) * | 2008-11-19 | 2013-06-12 | 东南大学 | 微电子机械悬臂梁式微波功率耦合器及其制备方法 |
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 |
CN107681269A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-09 | 武汉雷毫科技有限公司 | 射频电流抑制结构及射频收发*** |
WO2020206585A1 (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | 深圳大学 | 一种电容式rf-mems开关 |
WO2023023976A1 (zh) * | 2021-08-25 | 2023-03-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 射频微电子机械开关、射频装置 |
-
2008
- 2008-03-26 CN CNA2008101027773A patent/CN101262083A/zh active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101369679B (zh) * | 2008-10-10 | 2012-05-23 | 东南大学 | 微电子机械二选一微波开关及其制备方法 |
CN101414701B (zh) * | 2008-11-19 | 2013-06-12 | 东南大学 | 微电子机械悬臂梁式微波功率耦合器及其制备方法 |
CN101694895B (zh) * | 2009-10-30 | 2012-11-28 | 上海交通大学 | 基于热驱动放大的串联射频微电子机械开关及其制备方法 |
CN101915870A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 东南大学 | Mems悬臂梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN101915871A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 东南大学 | Mems固支梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN101915870B (zh) * | 2010-07-12 | 2012-05-23 | 东南大学 | Mems悬臂梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN101915871B (zh) * | 2010-07-12 | 2012-05-23 | 东南大学 | Mems固支梁式在线微波功率传感器及其制备方法 |
CN102142335A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-08-03 | 东南大学 | 一种射频开关 |
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 |
CN107681269A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-09 | 武汉雷毫科技有限公司 | 射频电流抑制结构及射频收发*** |
WO2020206585A1 (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | 深圳大学 | 一种电容式rf-mems开关 |
WO2023023976A1 (zh) * | 2021-08-25 | 2023-03-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 射频微电子机械开关、射频装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101262083A (zh) | 一种应用于低频段的高隔离度宽带rf mems开关电路 | |
CN101359760B (zh) | 一种应用于k波段的mems电磁带隙可调带阻滤波器 | |
US7541898B2 (en) | High isolation tunable MEMS capacitive switch | |
JP4101763B2 (ja) | 結合器、集積電子コンポーネントおよび電子装置 | |
CN105788971A (zh) | 基于硅衬底的紧凑型mems电容式射频开关及制备方法 | |
KR102072178B1 (ko) | 서파 무선주파수 전달선 | |
US7253699B2 (en) | RF MEMS switch with integrated impedance matching structure | |
CN102354779A (zh) | 一种小型化可调带阻滤波器 | |
Hickle et al. | Tunable high-isolation W-band bandstop filters | |
US8089328B2 (en) | Electronic switching device for high-frequency signals | |
Monti et al. | Design of a 3-state reconfigurable CRLH transmission line based on MEMS switches | |
CN106207335B (zh) | 一种可调可重构的带通滤波器 | |
Chun et al. | A novel tunable transmission line and its application to a phase shifter | |
CN208986143U (zh) | 一种可调双模滤波器 | |
JP2004505578A (ja) | コンデンサを備えた装置 | |
Luo et al. | Dual-band bandpass filter using embedded spiral resonator and broadside-coupled meander slot-line | |
CN109728388A (zh) | 一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器 | |
Zhang | Miniaturized and harmonics‐rejected slow‐wave branch‐line coupler based on microstrip electromagnetic bandgap element | |
CN101777677A (zh) | 基于mems技术的可调带通滤波器 | |
CN107369866A (zh) | 一种高隔离度新型电容开关 | |
CN104319441A (zh) | 基于rf mems技术频段可切换开关带通滤波器 | |
Muldavin et al. | Novel series and shunt MEMS switch geometries for X-band applications | |
Mollah et al. | RF-MEMS switches: Paradigms of microwave switching | |
Luo et al. | A D-band SPST switch using parallel-stripline swap with defected ground structure | |
Mafinejad et al. | Design and simulation of a RF MEMS shunt switch for Ka and V bands and the impact of varying its geometrical parameters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20080910 |