本发明专利技术公开了一种常开态场发射型射频微机械开关，包括低损耗衬底，绝缘介质薄膜、共面波导的信号线和地线，信号线位于两根地线之间，绝缘介质薄膜设在低损耗衬底信号线及地线之间，信号线中部的左右两侧各设有一排金属微尖，相应的，两根地线与信号线相邻一侧的中部也各设有一排金属微尖，地线上的金属微尖与相邻信号线上的金属微尖之间有间隔；低损耗衬底与上述金属微尖相对应的位置内凹形成一个两个空腔，使金属微尖呈悬空状态。本发明专利技术中的共面波导的信号线结构从物理上进行隔断类似机械开关，因此它的隔离度高；而其无可动结构的通断方式类似半导体开关，因此它的可靠性高且响应速度快；且通过采用尖对尖结构，可以获得较低的开关阈值电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型常开态场发射型射频微机械开关。
技术介绍
现有射频开关存在如下问题(1) 一些采用结构的机械运动来达到控制射频信号通断的目的，这些开关将射频信号 从物理上进行隔断，因此隔离度较高。这些开关又可分为接触式和电容式两大类，接触式开 关的可靠性由结构的接触损坏和材料的疲劳特性决定，而电容式开关的可靠性则由电介质 层的电荷注入效应和材料的疲劳特性决定，因此这两种开关的可靠性都不理想。并且由于 采用了机械运动的方式，使得这些开关的响应时间较长。(2)—些则采用半导体PIN结构来控制射频信号的通断，这些开关避免了机械运 动带来的可靠性问题和响应时间长的缺陷，具有高可靠性和快响应速度。这种方法的缺陷 主要是采用半导体PIN结构时，对射频信号的隔离不够彻底，因此隔离度不高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高隔离度、高可靠性、快响应速度和低执行 电压的常开态场发射型射频微机械开关。本专利技术包括低损耗衬底，绝缘介质薄膜、共面波导的信号线和地线，信号线位于两 根地线之间，绝缘介质薄膜设在低损耗衬底信号线及地线之间，信号线中部的左右两侧各 设有一排金属微尖，相应的两根地线与信号线相邻一侧的中部也各设有一排金属微尖，地 线上的金属微尖与相邻信号线上的金属微尖之间有间隔；低损耗衬底与上述金属微尖相对 应的位置内凹形成一个两个空腔，使金属微尖呈悬空状态。上述金属微尖均呈锯齿状，且相 邻的金属微尖之间为尖对尖的一一对应关系，这样可达到降低阈值电压的效果。本专利技术利用金属微尖在一定场强下会发生场致发射的原理，两排金属微尖之间产 生电子束流，使原本处于开态的开关通过电子束流将射频信号短路到地线，即达到了控制 射频信号通断的效果。本专利技术结合了机械开关和半导体开关的优点，即采用物理上隔断的共面波导的信 号线结构，和无可动结构的通断方式，达到既有高隔离度的同时又有高可靠性和快响应速 度的效果。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是图1的A-A剖视图。具体实施方案如图1和图2所示，本专利技术包括低损耗衬底1，绝缘介质薄膜2、共面波导的信号线5和地线3，信号线位于两根地线之间，绝缘介质薄膜2设在低损耗衬底1信号线及地线之 间，信号线中部的左右两侧各设有一排金属微尖4，相应的两根地线与信号线相邻一侧的中 部也各设有一排金属微尖4，地线上的金属微尖4与相邻信号线上的金属微尖4之间有间 隔；低损耗衬底1与上述金属微尖4相对应的位置内凹形成一个两个空腔6，使金属微尖4 呈悬空状态。上述金属微尖4均呈锯齿状，且相邻的金属微尖之间为尖对尖的一一对应关 系。本专利技术的制作方法是首先在低损耗衬底1上生长一层绝缘介质薄膜2，进行第一次光刻并刻蚀介质薄膜形 成腐蚀腔体6所需的窗口。进行第二次光刻，然后溅射金属并剥离形成共面波导的信号线 5、地线3和金属微尖4。将低损耗衬底进行各向异性腐蚀，得到空腔6，使得金属微尖4悬空。本专利技术的工作原理为给金属表面施加一定强度的电场后，电场会对金属表层电子进行加速。当金属表层电 子通过电场加速获得的能量超出该金属的逸出功时，金属表层的电子将会从金属中逃逸出 来，并沿着电场方向运动，形成场致发射电子束流。场致发射使原本隔离开的金属通过电子 束流导通，形成比隔离时小得多的阻抗，该小阻抗可将原本导通的射频信号短路到地线，即 将射频信号关断。本专利技术的工作过程如下将射频信号连接到共面波导的端口，同时在共面波导信号线和地线两端加上直流偏置 电压。当直流偏置电压为零时，开关处于导通态，射频信号导通；当所加直流偏置电压超过 场致发射的阈值电压后，开关处于关断态，射频信号关断。本专利技术的使用方法是将射频信号连接到共面波导的端口，同时在共面波导信号 线和地线的两端加上直流偏置电压。用共面波导信号线和地线两端所加的直流偏置电压来 控制开关上射频信号的通断。权利要求1.一种常开态场发射型射频微机械开关，其特征在于包括低损耗衬底(1)，绝缘介质 薄膜(2)、共面波导的信号线(5)和地线(3)，信号线位于两根地线之间，绝缘介质薄膜(2) 设在低损耗衬底(1)信号线及地线之间，其特征在于信号线中部的左右两侧各设有一排金 属微尖(4)，相应的，两根地线与信号线相邻一侧的中部也各设有一排金属微尖(4)，地线 上的金属微尖(4)与相邻信号线上的金属微尖(4)之间有间隔；低损耗衬底(1)与上述金属 微尖(4)相对应的位置内凹形成一个两个空腔(6)，使金属微尖(4)呈悬空状态。2.如权利要求1所述的常开态场发射型射频微机械开关，其特征在于金属微尖(4)均 呈锯齿状，且相邻的金属微尖之间为尖对尖的一一对应关系。全文摘要本专利技术公开了一种常开态场发射型射频微机械开关，包括低损耗衬底，绝缘介质薄膜、共面波导的信号线和地线，信号线位于两根地线之间，绝缘介质薄膜设在低损耗衬底信号线及地线之间，信号线中部的左右两侧各设有一排金属微尖，相应的，两根地线与信号线相邻一侧的中部也各设有一排金属微尖，地线上的金属微尖与相邻信号线上的金属微尖之间有间隔；低损耗衬底与上述金属微尖相对应的位置内凹形成一个两个空腔，使金属微尖呈悬空状态。本专利技术中的共面波导的信号线结构从物理上进行隔断类似机械开关，因此它的隔离度高；而其无可动结构的通断方式类似半导体开关，因此它的可靠性高且响应速度快；且通过采用尖对尖结构，可以获得较低的开关阈值电压。文档编号H01H36/00GK102064042SQ201010591240公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日专利技术者唐洁影, 张晓兵, 王立峰, 韩磊, 黄庆安 申请人:东南大学 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种常开态场发射型射频微机械开关，其特征在于包括低损耗衬底（１），绝缘介质薄膜（２）、共面波导的信号线（５）和地线（３），信号线位于两根地线之间，绝缘介质薄膜（２）设在低损耗衬底（１）信号线及地线之间，其特征在于信号线中部的左右两侧各设有一排金属微尖（４），相应的，两根地线与信号线相邻一侧的中部也各设有一排金属微尖（４），地线上的金属微尖（４）与相邻信号线上的金属微尖（４）之间有间隔；低损耗衬底（１）与上述金属微尖（４）相对应的位置内凹形成一个两个空腔（６），使金属微尖（４）呈悬空状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆安，王立峰，唐洁影，韩磊，张晓兵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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