“星”型射频MEMS四刀四掷开关的设计*
2021-07-15张世义王姗姗吴倩楠余建刚李孟委
张世义, 王姗姗, 吴倩楠, 余建刚, 王 宇, 李孟委
(1.中北大学 南通智能光机电研究院,江苏 南通 226000;2.中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051; 3.中北大学 前沿交叉科学研究院,山西 太原 030051)
0 引 言
射频(radio frequency,RF)微电子机械系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术是指利用MEMS技术实现RF器件的设计、加工,使之具备对射频信号进行处理、控制的功能[1]。与传统元器件相比,RF MEMS开关具有工作频带宽、插入损耗低、隔离度高、尺寸小、容易加工等优势。MEMS开关作为RF MEMS器件中的一个典型的元器件,是利用MEMS技术实现对信号的通断控制[2],人们常将MEMS开关与具有特定功能的MEMS单元进行集成,实现具备多功能、高效率、可重构的MEMS器件,可应用在航天航空、卫星通信及国防等军事领域及微波测试、环境监测、电子设备等民用领域中[3~5]。
目前,为了满足通信及测试领域对MEMS开关多通道、低插损、小体积且高稳定性等指标的需求,就需要设计具备高性能的多通道MEMS开关,例如单刀多掷开关(single pole multiple throw switch,SPMT),多刀多掷开关(multiple pole multiple throw switch,MPMT)等。而MPMT相较于SPMT开关来说,具有整体尺寸小、插入损耗小、集成度高的优势,可结合各种功能器件实现多重功能,应用于通信、雷达及测试系统中。而常见的MPMT普遍采用PIN管、射频同轴继电器及场效应管等作为核心器件,相较于MEMS开关,普遍存在工作频带窄、插入损耗高、尺寸较大等问题[6]。例如,2017年电子科技大学电子采用PIN开关作为主体,通过两个电源组合控制,设计了一种具有小尺寸、低插损、高隔离度的双刀三掷开关(double-pole three throw,DT3T),该双刀三掷开关插入损耗低于0.4 dB,隔离度大于30 dB[7],具有良好的性能,但是其工作频带为300~800 MHz,工作频带较窄。……
