專利名稱：等離子體微帶開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微帶開關(guān)，尤其涉及一種等離子體微帶開關(guān)，屬于微波電路技術(shù)
領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微帶線是微波傳輸?shù)幕酒骷唬谖⒉娐分幸呀?jīng)有廣泛應(yīng)用。微帶線可印 制在很薄的介質(zhì)基片上，其橫截面尺寸比波導(dǎo)、同軸線小得多，使傳輸線上的電磁波波長比 自由空間的波長小了好幾倍，較好的解決了小型化問題，可以利用微帶電路在較小尺度范 圍內(nèi)傳輸電磁信號。微帶開關(guān)是控制微帶電磁波傳輸?shù)幕静考糜诳刂齐娐返耐〝?，?傳統(tǒng)PIN管、FET管等固態(tài)開關(guān)和微機電射頻開關(guān)(RF MEMS)。微帶開關(guān)的基本要求是開關(guān) 導(dǎo)通時損耗(即插損)要盡可能小，斷開時的衰減(即隔離度)要盡可能大，工作頻帶盡量 寬。以往微帶開關(guān)常用的固體開關(guān)，其主要的問題是帶寬小，通常是點頻的，如FET管。近 20年來，RF MEMS開關(guān)解決了寬帶問題，但由于RF MEMS存在機械動作，開關(guān)速度較慢，功 率特性也不理想，成為其應(yīng)用的主要障礙。提高RFMEMS開關(guān)速度也成為其主要研究方向之

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種等離子體微帶開關(guān)，利用等離子體具有的"導(dǎo)體"和"介質(zhì)"的雙重 性來取代金屬完成傳輸微帶電磁波的功能；同時利用控制電路來對放電系統(tǒng)提供或不提供 高壓的方式來控制放電等離子體的產(chǎn)生和衰減，從而控制微帶線電磁波的導(dǎo)通或截止；既 保持開關(guān)的隔離度高、插損小、頻帶寬的特點，同時又使開關(guān)速度和功率性能大大提高。
—種等離子體微帶開關(guān)，包括微帶傳輸線和等離子體發(fā)生器；其中微帶傳輸線有 一條間隙，間隙用來隔斷電磁波，等離子體發(fā)生器覆蓋在微帶傳輸線的間隙上，用來產(chǎn)生覆 蓋微帶傳輸線間隙的層狀放電等離子體，使電磁波導(dǎo)通；放電等離子體的產(chǎn)生和衰減由控 制電源系統(tǒng)對等離子體發(fā)生器的放電電極提供高壓或零電位來控制和實現(xiàn)；當(dāng)間隙不存在 等離子體時，微帶電磁波由于微帶間隙而被隔離，形成"斷開"-即"關(guān)"狀態(tài)；當(dāng)放電等離子 體覆蓋間隙后，等離子體的導(dǎo)體特性使微帶間隙處于"導(dǎo)通"_即"開"狀態(tài)，"斷開"或"導(dǎo) 通"狀態(tài)由等離子體發(fā)生器產(chǎn)生或不產(chǎn)生放電等離子體來控制。等離子體發(fā)生器的放電 電極為二電極系統(tǒng)，通過導(dǎo)線與控制電源相連；工作氣體一般為惰性氣體，氣壓為1000 10000Pa ;放電等離子體的和形成衰減小于1微秒。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的優(yōu)點 1、是一種新原理微帶傳輸控制技術(shù)，它利用等離子體的導(dǎo)體性傳輸電磁波。
2、微帶間隙等離子體的產(chǎn)生和衰減速度優(yōu)于1微秒，能夠應(yīng)用于高速領(lǐng)域。
3、間隙等離子體衰減后，微帶間隙能夠很好地阻隔電磁波，保持的隔離度。
4、間隙處覆蓋一定密度的等離子體后，開關(guān)可以選擇性地傳輸微帶電磁波，即低 插損地傳輸截止以下的電磁波，但將隔離截止頻率以上的電磁波。
5、具有良好的功率特性，幾乎沒有功率上限。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖 其中l(wèi)-微帶間隙、2-微帶傳輸線、3-介質(zhì)基片、4-銅膜、5-等離子體發(fā)生器。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明 如圖1所示，微帶電路的襯底即介質(zhì)基片3選擇硅材料，介質(zhì)基片3下為接地的銅 膜4，微帶傳輸線2為厚0. lmm、寬2mm的銅帶，微帶傳輸線間隙1的寬度為5mm。在微帶間 隙1上放置等離子體發(fā)生器5，它由兩個厚1. 5mm、寬7mm的銅電極組成，電極間距為4mm，電 極由導(dǎo)線與控制電源連接；兩個銅電極除了相對面外，其余面都用絕緣膠覆蓋，電極下端用 絕緣膠固定在介質(zhì)基片3上，使放電發(fā)生在限定區(qū)域；工作氣體為氬氣，氣壓為1000Pa。微 帶傳輸線的兩端(即進口端和出口端)通過傳輸電纜線分別與微波信號源和功率測試儀相 連，微波信號頻率設(shè)定為lGHz。 當(dāng)?shù)入x子體發(fā)生器5的放電電極上不提供電壓時，出口端的信號低于-40dB(即衰 減40dB)，電磁波幾乎完全被衰減，開關(guān)處于"關(guān)"狀態(tài)，表明開關(guān)間隙對微波具有很好的隔 離度。當(dāng)?shù)入x子體發(fā)生器5的兩個電極間提供300V電壓時，電極間產(chǎn)生均勻放電等離子 體，并完全覆蓋微帶間隙，此時出口端信號強度為_5dB(即衰減5dB)，70X的微波能量通過 開關(guān)間隙，開關(guān)處于"開"狀態(tài)，表明放電等離子體具有良好的導(dǎo)體性，可以傳輸電磁波。當(dāng) 放電電路斷開(即撤去放電電極上的高壓)時，間隙處的放電等離子體消失，出口端的信號 又回到-40dB以下，開關(guān)處于"關(guān)"狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種等離子體微帶開關(guān)，包括微帶傳輸線(2)和等離子體發(fā)生器(5)；其中特征在于微帶傳輸線(2)有一條間隙，等離子體發(fā)生器(5)覆蓋在微帶傳輸線(2)的間隙上。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種等離子體微帶開關(guān)，其特征在于等離子體發(fā)生器(5)的放電電極為二電極系統(tǒng)，通過導(dǎo)線與控制電源相連。
3. 如權(quán)利要求l所述的一種等離子體微帶開關(guān)，其特征在于工作氣體為惰性氣體，氣壓為1000 10000Pa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體微帶開關(guān)，包括微帶傳輸線和等離子體發(fā)生器。在用于阻斷電磁波的微帶間隙上緊貼微帶基板放置等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生沿基板表面分布的高密度等離子體層，使之完全覆蓋微帶間隙，等離子體的導(dǎo)體性使低于等離子體頻率但被間隙阻斷的電磁波能夠通過間隙而傳輸。通過控制電源系統(tǒng)對等離子體發(fā)生器的放電電極提供高壓或零電位來控制放電等離子體的產(chǎn)生和衰減，從而控制微帶電磁波間隙的導(dǎo)通和隔斷，實現(xiàn)開關(guān)功能。放電等離子體的產(chǎn)生和衰減時間優(yōu)于在1微秒，滿足高速微帶開關(guān)的要求；本發(fā)明具有工作頻帶寬、隔離度高、插損小、速度快和功率性能好的優(yōu)點，同時結(jié)構(gòu)簡單、工藝易行、無機械部件，可以實現(xiàn)完全電路控制。
文檔編號H01P1/10GK101707270SQ20091023850
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者彭祖林, 曹菁, 歐陽吉庭, 繆勁松, 蔡崧 申請人:北京理工大學(xué)