[发明专利]基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关

说明书

本发明提出了一种基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关，旨在实现对多路信号传输的控制，同时避免“误执行”现象，并降低开关由“开态”变换为“关态”时膜桥的弹性恢复力。包括驱动电极、复合薄膜梁、基底、射频传输线和地线，射频传输线并排固定在基底的上表面；地线固定在底座两端的锚点上；复合薄膜梁由自上而下层叠的第一介质层、导电层和第二介质层复合而成，其两端固定在地线的表面，且导电层的两端与地线接触；驱动电极由并排固定在复合薄膜梁上表面的至少三个驱动电极单元组成。本发明开关响应时间短，驱动电压低，满足射频微机电开关高隔离度、低插入损耗的要求，同时具有绿色环保的特性。可用于现代无线通信领域。

技术领域

本发明属于微机电技术领域，涉及一种多路射频微机电开关，具体涉及一种基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关，适用于无线通信领域。

技术背景

射频微机电开关是现在绝大部分通信设备中不可或缺的基本部件，它主要通过微机械机构的运动来实现射频信号的导通与断开。具有隔离度高、插入损耗低、工作频带宽以及功耗低、高线性度等优点，非常适用于现代无线通信技术发展的要求。

目前根据射频开关对射频信号的控制作用方式，可以分为串联接触式和并联电容式两种。串联接触式主要由悬臂梁、下拉电极、传输线和绝缘介质层四部分组成。下拉电极不加电压时，开关处于开态，信号无法通过。当在下拉电极加上足够的电压时，悬臂梁悬空的一端与断开的信号线接触。此时传输线连通，开关处于关态，信号得以通过。并联电容式主要包括共面波导、介质层和微梁。当不加电压时，并联阻抗很大，电容很小，信号将从传输线传输，开关处于开态。当加上电压时，并联阻抗最小，电容很大，高频信号将通过这个电容接地，从而实现开关的关态。但是目前的并联电容式射频微机电开关主要采用静电驱动。但是普遍存在一定的“误执行”现象，且需要克服较大的弹性恢复力才能使开关处于“关态”，因此使得所需驱动电压大，开关响应时间长。

例如申请公开号为CN105845513A，名称为“一种基于石英基底共面波导的石墨烯射频机械开关”的专利申请，公开了一种基于石英基底共面波导的石墨烯射频机械开关，其结构如图1所示，石墨烯薄膜1和氮化硼介质层2组成复合梁，梁的两端分别与两条共面波导地线3接触，共面波导信号线4位于复合梁结构悬空部分正下方，共面波导结构位于石英基底5上。虽然这种结构射频微机电开关可降低插入损耗，增大隔离度，但存在以下问题：

1)开关由“开态”变换为“关态时，需要克服较大的弹性恢复力；

2)无法避免误操作导致的“误执行”现象；

3)只能实现对单路信号传输的控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术现有的缺陷，提出了一种基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关，旨在实现对多路信号传输的控制，同时避免“误执行”现象，并降低开关由“开态”变换为“关态”时微梁的弹性恢复力。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关，包括驱动电极1、复合薄膜梁2、基底3、射频传输线4和地线5，所述基底3纵向的两端设置有锚点；所述射频传输线4至少有三条，并排固定在基底3的上表面，用于实现多种信号的传输；所述地线5固定在底座3两端的锚点上；所述复合薄膜梁2由自上而下层叠的第一介质层21、导电层22和第二介质层23复合而成，其两端固定在地线的表面，且导电层22的两端与地线5接触；所述驱动电极1由并排固定在复合薄膜梁2上表面的至少三个驱动电极单元组成；所述射频传输线4和导电层2均采用二维单层碳原子材料；所述介质层2采用记忆性材料。

上述基于可变弹性模量复合薄膜梁的多路射频微机电开关，所述复合薄膜梁2，其纵向中轴线与基底3的纵向中轴线重合。