“星”型射频MEMS四刀四掷开关的设计*

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。……