董自强　赵博韬　石国超

摘要：设计了一种应用于Ka频段的并联电容式MEMS开关，该开关利用表面牺牲层工艺制备，具有低损耗、高隔离度等特点。经测试，开关在Ka频段内，回波损耗优于30dB，插入损耗典型值-0.13dB@27GHz，优于-0.28dB@40GHz，隔离度全频段优于22dB，驱动电压在50V～70V范围。

关键词：MEMS开关 电容式 Ka频段

中图分类号：TH703； TN63 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0068-02

1 前言

固态开关在通信系统和军事雷达系统中有着广泛的应用，具备较优异的开关速度和带宽。但是，固态开关较大的直流功耗等不足[1][2]使得其不太适合应用于较大型的开关阵列中，例如大型的相控阵系统和可重构系统。MEMS开关具备隔离度高、插入损耗低、几乎零功耗（nJ级）以及成本低、体积小等优点，尤其在毫米波频段，其较低的插入损耗能够显著提升通信系统的性能，因此在高性能微波系统中MEMS开关逐渐开始展现出较大的优势[3]。目前，国内外已有多家机构对各频段的MEMS开关进行了研究[4]。本文基于Ka频段的应用需求，设计了一种并联电容式MEMS开关，芯片照片如图1所示。开关芯片尺寸1mm×1mm，芯片厚450μm，输入输出端口为共面波导结构，通过驱动芯片中心的悬浮金属膜桥对通过芯片的微波信号实施“开”“关”功能。

2 开关设计

本文设计的使用在Ka频段的MEMS开关，其微波传输路径为共面波导结构，两端口共面波导尺寸为G/S/G=80μm/100μm/80μm，中心区域为G/S/G=150μm/100μm/150μm。开关中心制备有金属膜桥，金属膜桥两端锚区位于共面波导微波地上，中心横跨微波信号传输线，悬浮于其上约1.5μm左右，膜桥下方的信号线上制备有介质层薄膜。……