论文部分内容阅读
单刀双掷开关广泛应用于T/R组件中的信号路由、相控阵天线中的开关线型移相器和宽带调谐网络中。通常将PIN二极管和MESFET管等固态器件集成于单刀双掷开关网络中来实现单刀双掷功能。本文提出利用射频微机械开关和微波传输线技术设计一种新的MEMS单刀双掷开关，它既具有射频微机械(RF MEMS)开关插入损耗和回波损耗低、隔离度高、能量处理能力大、线性度好、频带宽等优点，同时也便于集成制造，降低成本。根据所采用的微波传输线不同，本文设计了两种类型MEMS单刀双掷开关：共面波导型和微带线型。
所设计的共面波导型MEMS单刀双掷开关是由对称的两个共面波导型MEMs膜开关、T型或Y型分支结构以及两段1/4波长共面波导构成。其中单刀单掷MEMS膜开关采用交直流分离的结构，即在膜的下方信号线两侧各增加一个额外的驱动电极，使得驱动电压不必加在信号线上，因此便于分别控制两个膜开关来实现单刀双掷功能。本文提出的微带线型MEMS单刀双掷膜开关由对称的两个微带线型/共面波导型MEMS膜开关、T型或Y型分支结构以及两段1/4波长微带线构成。
对MEMS单刀双掷开关主要根据导通开关的插入损耗、隔离开关的隔离度以及整个开关的反射损耗这三个指标进行设计，设计的工作频段为Ku波段，利用ADS和HFSS软件对开关进行了电路级和结构级的S参数模拟分析，模拟结果证明了设计的可行性。
在结构设计的基础上，根据中国电子科技集团55所的工艺条件，对本文的MEMS单刀双掷膜开关进行了工艺和版图设计，设计出了几组可以对比的结构以及测试结构，并进行了微波性能的测量。测量结果表明，共面波导型T形分支blEMS单刀双掷膜开关谐振点在14GHz处，该处回波损耗为-18dB，导通开关的插入损耗为-0.6dB，隔离开关的隔离度为-18dB；共面波导型Y形分支MEMS单刀双掷膜开关谐振点在15GHz处，该处的同波损耗达到-35dB，隔离开关的隔离度为-30dB，导通开关的插入损耗为-0.6dB。
本文所设计的MEMS单刀双掷开关工艺与GaAsMMIC工艺完全兼容。