Интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости Российский патент 2024 года по МПК H01H59/00 

Предлагаемое изобретение относится к области микросистемной техники и может быть использовано в интегральной радиоэлектронике, в частности в современных антенных, телекоммуникационных и радарных устройствах, устройствах наземной и спутниковый радиосвязи, устройствах лабораторного, тестового и испытательного оборудования для целей коммутации высокочастотных радиосигналов по линиям передачи.

Известен интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости [Charles L. Goldsmith, Zhimin Yao, Susan Eshelman, David Denniston, Performance of Low-Loss RF MEMS Capacitive Switches, IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 8, No. 8, 1998, p. 269, fig. 1, fig 2], который содержит подложку, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, выполненным из проводникового материала, образованный центральным проводником, представляющим собой проводник линии передачи радиосигнала, и двумя заземляющими проводниками, расположенными симметрично с зазором по левую и правую сторону относительного центрального проводника, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, расположенный непосредственно на проводнике линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводникового материала, расположенный с зазором относительно тонкого диэлектрического слоя, имеющий сквозные перфорационные отверстия по всей площади, закрепленный симметрично по левой и правой стороне посредством двух опорно-якорных элементов конструкции, выполненных из проводникового материала, которые расположены непосредственно на заземляющих проводниках высокочастотного копланарного волновода, при этом подвешенный подвижный электрод электростатического привода образует с нижним неподвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем управляющий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, емкость которого изменяется при электростатической активации электростатического привода, который образован подвешенным подвижным электродом электростатического привода и нижним неподвижным электродом электростатического привода.

Данный интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости позволяет коммутировать высокочастотные радиосигналы в диапазоне частот от 9 ГГц до 40 ГГц с малыми вносимыми потерями в открытом состоянии переключателя, малым вносимым сопротивлением и высокой изоляцией в закрытом состоянии на высоких частотах, не хуже $$-$$20 дБ в диапазоне частот от 15 ГГц до 40 ГГц с величиной коэффициента емкости в диапазоне от 80 до 110 при постоянном управляющем напряжении для электростатической активации переключателя в пределах 50 В.

Признаками аналога, совпадающими с существующими признаками, являются подложка, выполненная из диэлектрического материала, высокочастотный копланарный волновод, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненные из проводникового материала, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный виде пластины из проводникового материала, имеющий сквозные перфорационные отверстия по всей площади, опорно-якорные элементы конструкции, выполненные из проводникового материала, которые расположены на соответствующих заземляющих проводниках высокочастотного копланарного волновода, конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл.

Недостатком данной конструкции интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости является высокая величина постоянного управляющего напряжения, предназначенного для электростатической активации и приведения в движение в вертикальной плоскости, а также притяжения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода, что является следствием высокой механической жесткости подвешенного подвижного электрода электростатического привода, обусловленная отсутствием в конструкции переключателя подвешенных упругих элементов подвеса, выполненных из проводникового материала, низкая линейность и добротность, низкий коэффициент качества конструкции переключателя и длительное время операции перехода переключателя в закрытое состояние при электростатической активации и подаче постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, а также операции открытия при отключении подачи постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, низкая величина емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также низкий результирующий коэффициент емкости переключателя, что приводит к снижению линейности и электромагнитных характеристик переключателя в открытом и закрытом состоянии в эффективном рабочем диапазоне частот и на центральной резонансной частоте, а также сводит к минимуму возможности подстройки эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты, невозможности проектирования переключателя с малыми массогабаритными характеристиками, отсутствие в конструкции переключателя индуктивных выемок, расположенных в плоскости заземляющих проводников и в плоскости центрального проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, что также позволило бы проводить более детальную подстройку эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты на этапах проектирования переключателя, отсутствие в конструкции переключателя предусмотренных контактных площадок, выполненных из проводникового материала, обеспечивающих возможность монтажа переключателя в специализированный высокочастотный корпус и его интеграцию в радиоэлектронные устройства, отсутствие в конструкции переключателя изолирующих пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, предназначенных для развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала, конструктивные проблемы низкой надежности, выраженные в неполным, локальном или вовсе отсутствующем контакте между подвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем, расположенным на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, при электростатической активации и переводе переключателя в закрытое состояние по причине высокой шероховатости поверхности тонкого диэлектрического слоя, что является следствием несовершенства технологического процесса изготовления либо неверным подбором материала диэлектрического слоя, что также приводит к низкой емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а соответственно к низкой величине коэффициента емкости и негативному изменению, отклонению электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, конструктивные проблемы низкой отказоустойчивости, выраженные в возникающем явлении прилипания подвешенного подвижного электрода электростатического привода к тонкому диэлектрического слою, расположенному на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, при электростатической активации и удержании подвешенного подвижного электрода электростатического привода в нижнем положении при отсутствии подаваемого постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, что вызвано инжекцией зарядов на поверхность и в объем тонкого диэлектрического слоя, приводящее к значительному снижению добротности данного переключателя, а также в связи с этим высокой плотностью электрического тока, протекающего через тонкий диэлектрический слой и внезапной разностью потенциалов между двумя точками, что, как правило, приводит к необратимому разрушению тонкого диэлектрического слоя, образующего управляющий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, который начинает вести себя как проводник.

Функциональным аналогом заявленного объекта является интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости [Jae Y. Park, Geun H. Kim, Ki W. Chung, Jong U. Bu, Fully Integrated Micromachined Capacitive Switches for RF Applications, IEEE MTT-S Digest, 2000, p. 284, fig. 3-5], содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, выполненным из проводникового материала, образованный центральным проводником, представляющим собой проводник линии передачи радиосигнала, и двумя заземляющими проводниками, расположенными симметрично с зазором по левую и правую сторону относительного центрального проводника, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, расположенный непосредственно на проводнике линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводникового материала, расположенный с зазором относительно тонкого диэлектрического слоя, который симметрично крепится по левой и правой стороне посредством двух подвешенных упругих элементов подвеса в форме меандра, выполненных из проводникового материала, при этом каждый из двух подвешенных упругих элементов подвеса симметрично крепится к соответствующему опорно-якорному элементу конструкции, выполненному из проводникового материала, который расположен непосредственно на соответствующем заземляющем проводнике высокочастотного копланарного волновода, при этом подвешенный подвижный электрод электростатического привода образует с нижним неподвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем управляющий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, емкость которого изменяется при электростатической активации электростатического привода, который образован подвешенным подвижным электродом электростатического привода и нижним неподвижным электродом электростатического привода.

Данный интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости позволяет коммутировать высокочастотные радиосигналы в диапазоне частот от 1 ГГц до 16 ГГц с малыми вносимыми потерями до $$-$$0,08 дБ на частоте до 10 ГГц в открытом состоянии переключателя, изоляцией $$-$$42 дБ в закрытом состоянии на центральной резонансной частоте 5 ГГц и изоляцией не хуже $$-$$30 дБ в диапазоне частот от 5 ГГц до 16 ГГц с величиной коэффициента емкости равной 600 при постоянном управляющем напряжении для электростатической активации переключателя в пределах 25 В.

Признаками аналога, совпадающими с существующими признаками, являются подложка, выполненная из диэлектрического материала, высокочастотный копланарный волновод, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненные из проводникового материала, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводникового материала, подвешенные упругие элементы подвеса, выполненные из проводникового материала, которые крепятся к подвешенному подвижному электроду электростатического привода и к опорно-якорным элементам конструкции, выполненным из проводникового материала, которые расположены на соответствующих заземляющих проводниках высокочастотного копланарного волновода, конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл.

Недостатком данной конструкции интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости является высокая величина постоянного управляющего напряжения, предназначенного для электростатической активации, приведения в движение в вертикальной плоскости, а также притяжения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода, что является следствием высокой механической жесткости подвешенного подвижного электрода электростатического привода, обусловленная высокой величиной коэффициента жесткости, примененных подвешенных упругих элементов подвеса, выполненных из проводникового материала, низкая линейность и добротность, низкий коэффициент качества конструкции переключателя и длительное время операции перехода переключателя в закрытое состояние при электростатической активации и подаче постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, а также операции открытия при отключении подачи постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, низкая величина емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также низкий результирующий коэффициент емкости переключателя, что приводит к снижению линейности и электромагнитных характеристик переключателя в открытом и закрытом состоянии в эффективном рабочем диапазоне частот и на центральной резонансной частоте, а также сводит к минимуму возможности подстройки эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты, невозможности проектирования переключателя с малыми массогабаритными характеристиками, отсутствие в конструкции переключателя индуктивных выемок, а именно в плоскости заземляющих проводников и в плоскости центрального проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, что позволило бы проводить более детальную подстройку эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты на этапе проектирования переключателя, отсутствие в конструкции переключателя предусмотренных контактных площадок, выполненных из проводникового материала, обеспечивающих возможность монтажа переключателя в специализированный высокочастотный корпус и его интеграцию в радиоэлектронные устройства, отсутствие в конструкции переключателя изолирующих пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, предназначенных для развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала, конструктивные проблемы низкой надежности, выраженные в отсутствии в подвешенном подвижном электроде электростатического привода, выполненном в виде пластины из проводникового материала, сквозных перфорационных отверстий, что также приводит к снижению коэффициента качества конструкции переключателя и длительному времени операции перехода переключателя в закрытое состояние при электростатической активации и подаче постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, а также операции открытия при отключении подачи постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода по причине высокой величины коэффициента изотермического и термоупругого демпфирования, кроме того, низкая толщина подвешенного подвижного электрода электростатического привода и отсутствие в его конструкции сквозных перфорационных отверстий влияет на величину остаточных термомеханических напряжений, возникающих на этапах технологического процесса изготовления конструкции переключателя, оказывающих влияние на механическую резонансную частоту подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а также служит причиной различного вида механических деформаций пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, таких как изгибы, сжатие, коробление, что является причиной неполного, локального перемещения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода при электростатической активации и переводе переключателя в закрытое состояние, что в свою очередь является причиной неполного, локального или вовсе отсутствующего контакта между подвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем, расположенным на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, приводящее к низкой величине емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также к низкой величине коэффициента емкости, смещению эффективного рабочего диапазона частот, центральной резонансной частоты и электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, конструктивные проблемы низкой отказоустойчивости, выраженные в высокой шероховатости поверхности тонкого диэлектрического слоя по причине несовершенства технологического процесса изготовления либо по причине неверного подбора материала диэлектрического слоя, что также приводит к низкой величине емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а соответственно к низкой величине коэффициента емкости и негативному изменению, отклонению электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, конструктивные проблемы низкой отказоустойчивости, выраженные в возникающем явлении прилипания подвешенного подвижного электрода электростатического привода к тонкому диэлектрическому слою, расположенному на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, при электростатической активации и удержании подвешенного подвижного электрода электростатического привода в нижнем положении при отсутствии подаваемого постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, что вызвано инжекцией зарядов на поверхность и в объем тонкого диэлектрического слоя, приводящее к значительному снижению добротности данного переключателя, а также в связи с этим высокой плотностью электрического тока, протекающего через тонкий диэлектрический слой и внезапной разностью потенциалов между двумя точками, что, как правило, приводит к необратимому разрушению тонкого диэлектрического слоя, образующего управляющий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, который начинает вести себя как проводник.

Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости [Jeremy B. Muldavin, Gabriel M. Rebeiz, Inline Capacitive and DC-Contact MEMS Shunt Switches, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 11, No 8, 2001, p. 334, fig. 1], содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, образованным двумя заземляющими проводниками, выполненными из проводникового материала, которые соединены между собой в центральной части соединительным проводником, выполненным из проводникового материала, расположенные симметрично с зазором относительного центрального проводника, представляющего собой проводник линии передачи радиосигнала, выполненный из проводникового материала, который разделен на две отстоящие друг от друга части, соединенные по средством подвешенного подвижного электрода электростатического привода, выполненного в виде пластины из проводникового материала, который крепится симметрично на каждой из двух частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по средством одного опорно-якорного элемента конструкции, выполненного из проводникового материала, который расположен непосредственно на каждой из двух частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, расположенный непосредственно на соединительном проводнике заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а также с зазором под центральной частью подвешенного подвижного электрода электростатического привода, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, при этом между центральной частью подвешенного подвижного электрода электростатического привода, нижним неподвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем образуется управляющий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, емкость которого изменяется при электростатической активации электростатического привода, который образован подвешенным подвижным электродом электростатического привода и нижним неподвижным электродом электростатического привода.

Данный интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости позволяет коммутировать высокочастотные радиосигналы в диапазоне частот от 18 ГГц до 26,5 ГГц с вносимыми потерями до $$-$$1,25 дБ на частоте до 40 ГГц в открытом состоянии переключателя, изоляцией не хуже $$-$$40 дБ в закрытом состоянии в диапазоне частот от 18 ГГц до 26.5 ГГц и изоляцией $$-$$45 дБ на резонансной частоте 23 ГГц при контактном сопротивлении до 0,35 Ом и величиной коэффициента емкости равным 24 при постоянном управляющем напряжении для электростатической активации переключателя в диапазоне от 18 В до 25 В.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками, являются подложка, выполненная из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, образованным двумя заземляющими проводниками, выполненными из проводникового материала, которые соединены между собой в центральной части соединительным проводником, выполненным из проводникового материала, расположенные симметрично с зазором относительного центрального проводника, представляющего собой проводник линии передачи радиосигнала, выполненный из проводникового материала, который разделен на две отстоящие друг от друга части, соединенные по средством подвешенного подвижного электрода электростатического привода, выполненного в виде пластины из проводникового материала, который крепится симметрично на каждой из двух частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по средством опорно-якорного элемента конструкции, выполненного из проводникового материала, который расположен непосредственно на каждой из двух частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, тонкий диэлектрический слой, расположенный на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл.

Недостатком данной конструкции интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости является высокая величина постоянного управляющего напряжения, предназначенного для электростатической активации, приведения в движение в вертикальной плоскости, а также притяжения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода, что является следствием высокой механической жесткости подвешенного подвижного электрода электростатического привода, обусловленная отсутствием в конструкции переключателя подвешенных упругих элементов подвеса, выполненных из проводникового материала, низкий коэффициент качества конструкции переключателя и длительное время операции перехода переключателя в закрытое состояние при электростатической активации и подаче постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, а также операции открытия при отключении подачи постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, низкая величина емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также низкий результирующий коэффициент емкости переключателя, что приводит к снижению добротности, линейности и электромагнитных характеристик переключателя в открытом и закрытом состоянии в эффективном рабочем диапазоне частот и на центральной резонансной частоте, а также сводит к минимуму возможности подстройки эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты, невозможности проектирования переключателя с малыми массогабаритными характеристиками, отсутствие в конструкции переключателя индуктивных выемок, расположенных в плоскости заземляющих проводников и в плоскости центрального проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, что также позволило бы проводить более детальную подстройку эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты на этапе проектирования переключателя, отсутствие в конструкции переключателя предусмотренных контактных площадок, выполненных из проводникового материала, обеспечивающих возможность монтажа переключателя в специализированный высокочастотный корпус и его интеграцию в радиоэлектронные устройства, отсутствие в конструкции переключателя изолирующих пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, предназначенных для развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала, конструктивные проблемы низкой надежности, выраженные в отсутствии в подвешенном подвижном электроде электростатического привода, выполненном в виде пластины, сквозных перфорационных отверстий, что также приводит к снижению коэффициента качества конструкции переключателя и длительному времени операции перехода переключателя в закрытое состояние при электростатической активации и подаче постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, а также операции открытия при отключении подачи постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода по причине высокой величины коэффициента изотермического и термоупругого демпфирования, кроме того, низкая толщина подвешенного подвижного электрода электростатического привода и отсутствие в его конструкции сквозных перфорационных отверстий, влияющих на рост величины остаточных термомеханических напряжений, возникающих на этапах технологического процесса изготовления конструкции переключателя, оказывающие влияние на механическую резонансную частоту подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а также служит причиной различного вида механических деформаций пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, таких как изгибы, сжатие, коробление, что является причиной неполного, локального перемещения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода при электростатической активации и переводе переключателя в закрытое состояние, что в свою очередь является причиной неполного, локального или вовсе отсутствующего контакта между подвешенным подвижным электродом электростатического привода и тонким диэлектрическим слоем, расположенным на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, приводящее к низкой емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также к низкой величине коэффициента емкости, смещению эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты, электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, конструктивные проблемы низкой отказоустойчивости, выраженные в высокой шероховатости поверхности тонкого диэлектрического слоя по причине несовершенства технологического процесса изготовления либо по причине неверного подбора материала диэлектрического слоя, что также приводит к низкой величине емкости образованного управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а соответственно к низкой величине коэффициента емкости и негативному изменению, отклонению электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, конструктивные проблемы низкой отказоустойчивости, выраженные в возникающем явлении прилипания подвешенного подвижного электрода электростатического привода к тонкому диэлектрическому слою, расположенному на поверхности нижнего неподвижного электрода электростатического привода, при электростатической активации и удержании подвешенного подвижного электрода электростатического привода в нижнем положении при отсутствии постоянного управляющего напряжения на нижний неподвижный электрод электростатического привода, что вызвано инжекцией зарядов на поверхность и в объем тонкого диэлектрического слоя, приводящее к значительному снижению добротности данного переключателя, а также в связи с этим высокой плотностью электрического тока, протекающего через тонкий диэлектрический слой и внезапной разностью потенциалов между двумя точками, что, как правило, приводит к необратимому разрушению тонкого диэлектрического слоя, образующего управляющего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, который начинает вести себя как проводник.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предполагаемого изобретения, заключается в возможности коммутации высокочастотных радиосигналов с эффективным диапазоном частот в области L-, S-, C-, X-диапазона частот, а именно в диапазоне частот от 2 ГГц до 4 ГГц с центральной резонансной частотой 3,4 ГГц и величиной вносимых потерь в открытом состоянии переключателя не хуже $$-$$0,15 дБ на центральной резонансной частоте 3,4 ГГц, изоляцией в закрытом состоянии переключателя не хуже $$-$$55,2 дБ на центральной резонансной частоте 3,4 ГГц, в диапазоне частот от 18 ГГц до 26,5 ГГц с центральной резонансной частотой 21,5 ГГц величина вносимых потерь в открытом состоянии переключателя не хуже $$-$$0,15 дБ, изоляция в закрытом состоянии переключателя не хуже $$-$$42,3 дБ при контактном сопротивлении не более 0,20 Ом, с высокой добротностью и линейностью, высоким коэффициентом качества конструкции переключателя, высоким коэффициентом емкости переключателя - 46600, при малой площади пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, малой толщине диэлектрического слоя и малой величине воздушного зазора между ними, что также позволяет снизить электромеханические и массогабаритные характеристики переключателя, проводить более детальную подстройку эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты на этапе проектирования переключателя, с низкой величиной постоянного управляющего напряжения 3,5 В для электростатической активации переключателя, что совместимо с интегральной радиоэлектроникой, в частности, с современными антенными, телекоммуникационными и радарными устройствами, устройствами наземной и спутниковый радиосвязи, с высокими динамическими характеристиками, а именно малым временем необходимым на совершение цикла операции закрытие и открытие переключателя в 6,35 мкс и 3,1 мкс соответственно.

Для достижения необходимого технического результата в интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости, содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, образованным двумя заземляющими проводниками, выполненными из проводникового материала, которые соединены между собой в центральной части соединительным проводником, выполненным из проводникового материала, расположенные симметрично с зазором относительного центрального проводника, представляющего собой проводник линии передачи радиосигнала, выполненный из проводникового материала, который разделен на две отстоящие друг от друга части, введены подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводникового материала, разделенный на левую и правую область электростатической активации, которые соединены между собой перемычкой, выполненной из проводникового материала, расположенный с воздушным зазором и симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, соединяющий две отстоящие друг от друга части проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, две пары подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, выполненные из проводникового материала, характеризующиеся низкой величиной коэффициента жесткости, что позволяет существенно снизить величину постоянного управляющего напряжения, при этом одна пара подвешенных упругих элементов подвеса крепиться к левой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а другая пара подвешенных упругих элементов подвеса крепиться к правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, симметрично по левую и правую сторону подвешенного подвижного электрода электростатического привода, два опорно-якорных элемента конструкции, выполненные из проводникового материала, при этом каждый из двух опорно-якорных элементов конструкции закреплен на каждой из отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода, к которым крепится соответствующая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, разделенный на левую и правую область электростатической активации, расположенные симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а также симметрично с воздушным зазором под левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, тонкие пассивационные слои, выполненные из диэлектрического материала, которые нанесены на поверхность левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, предназначенные для исключения контакта по всей площади левой и правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода с соответствующими левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, два конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованные левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, тонкими пассивационными слоями, расположенные на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, сквозные перфорационные отверстия в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода и расположенные с определенным шагом по всей площади пластины, что позволяет снизить величину коэффициента изотермического и термоупругого демпфирования, повысить динамические характеристики переключателя, а также существенно снизить величину остаточных термомеханических напряжений, возникающих на этапах технологического процесса изготовления конструкции переключателя, оказывающих влияние на величину механической резонансной частоты подвешенного подвижного электрода электростатического привода, служащих причиной различного вида механических деформаций пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, таких как изгибы, сжатие, коробление, что также может являться причиной негативного изменения механических характеристик переключателя, являясь причиной неполного, локального перемещения подвешенного подвижного электрода электростатического привода к нижнему неподвижному электроду электростатического привода при электростатической активации и переводе переключателя в закрытое состояние, что в свою очередь является причиной неполного, локального или вовсе отсутствующего контакта между левой и правой областью электростатической активации подвижного электрода электростатического привода и тонкими пассивационными слоями, расположенными на поверхности левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, что приводит к низкой величине емкости образованного конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также к низкой величине коэффициента емкости и смещению эффективного рабочего диапазона частот, центральной резонансной частоты и электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, основной управляющий конденсатор с обкладками металл-диэлектрик-металл, который образован нанесенным локально с определенной топологической конфигурацией тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью на поверхность соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, нанесенным на его поверхность дополнительным проводниковым слоем, что позволяет существенно повысить величину коэффициента емкости переключателя, а также исключить конструктивные причины неполного или локального контакта между левой и правой областью электростатической активации подвижного электрода электростатического привода и тонкими пассивационными слоями, расположенными на поверхности левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода при электростатической активации и переводе переключателя в закрытое состояние по причине высокой шероховатости поверхности тонкого пассивационного слоя, что является следствием несовершенства технологического процесса изготовления либо неверным подбором материала диэлектрического слоя, что приводит к низкой величине емкости образованных конденсаторов переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, а соответственно к снижению величины коэффициента емкости и негативному изменению, отклонению электромагнитных характеристик переключателя от заданных при его проектировании, кроме того, предоставляя возможность проектировать переключатель с малой площадью пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, малой толщиной диэлектрического слоя основного управляющего конденсатора и малой величиной воздушного зазора между ними, что также позволяет повысить электромеханические и снизить массогабаритные характеристики переключателя, также формируется разница в соосности элементов конструкции переключателя, которая заключается в разнице толщин слоев, а именно толщина слоев, образованная левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода и тонкими пассивационными слоями на их поверхности, меньше, чем толщина слоев, образованная соединительным проводником заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью и дополнительным проводниковым слоем на его поверхности, так что в закрытом состоянии переключателя соединительная перемычка подвешенного подвижного электрода электростатического привода в полной мере контактирует лишь с поверхностью дополнительного проводникового слоя, исключая проблему возникающего явления прилипания левой и/или правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода к тонким пассивационным слоям при электростатической активации переключателя, что вызвано инжекцией зарядов на поверхность и в объем тонких пассивационных слоев, третий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованный соединительной перемычкой подвешенного подвижного электрода электростатического привода, дополнительным проводниковым слоем и воздушным зазором между ними, индуктивные выемки, расположенные в плоскости заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода индуктивные выемки, расположенные в плоскости отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, что позволяет проводить более детальную подстройку эффективного рабочего диапазона частот, а также центральной резонансной частоты на этапе проектирования переключателя, двух контактных площадок, выполненных из проводникового материала, расположенные в выемках плоскости левого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковые соединения, нанесенные на подложку, которые имеют непосредственное электрическое соединение каждой из двух контактных площадок с соответствующей левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, одной контактной площадки, выполненной из проводникового материала, расположенной в выемке плоскости правого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковое соединение, нанесенное на подложку, которое имеет непосредственное электрическое соединение одной контактной площадки с одной из отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, что обеспечивает возможность монтажа переключателя в специализированный высокочастотный корпус и его интеграцию в радиоэлектронные устройства, тонкие пассивационные слои, выполненные из диэлектрического материала, нанесенные на поверхности проводниковых соединений, предназначенные для электрической изоляции проводниковых соединений от соответствующих заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а именно электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.

На Фиг. 1 приведена топология предлагаемого интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости и показано сечение в двух плоскостях А-А, Б-Б. На Фиг. 2А) и Фиг. 2Б) приведено сечение в плоскостях А-А, Б-Б предлагаемого интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости. На Фиг. 3А) и Фиг. 3Б) приведена топология и основные элементы предлагаемого интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости. На Фиг. 4А) и Фиг. 4Б) приведено сечение в плоскости Б-Б и принцип работы предлагаемого интегрального высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости. На Фиг. 5А) и Фиг. 5Б) приведено сечение в плоскости Б-Б и принцип работы торсионного механизма возврата подвешенного подвижного электрода электростатического привода, в случае возникновения явления прилипания областей электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода к тонким пассивационным слоям на поверхности областей электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода.

Интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости (Фиг. 1, Фиг. 2А), Фиг. 2Б), Фиг. 3А), Фиг. 3Б)) содержит подложку 1, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом 2, образованный двумя заземляющими проводниками 3, 4, соединенными между собой в центральной части соединительным проводником 5, выполненным из проводникового материала, расположенные симметрично с зазором относительного центрального проводника, представляющего собой проводник линии передачи радиосигнала 6, который разделен на две отстоящие друг от друга части 7, 8, выполненные из проводникового материала, соединенные по средством подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, выполненного в виде пластины из проводникового материала, разделенного на левую и правую область электростатической активации 10, 11, которые расположены с зазором и симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 высокочастотного копланарного волновода 2, соединенные между собой перемычкой 12, выполненной из проводникового материала, две пары подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13, 14, выполненные из проводникового материала, при этом одна пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13 крепиться к левой области электростатической активации 10 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, а другая пара подвешенных упругих элементов подвеса 14 зигзагообразной формы крепиться к правой области электростатической активации 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, симметрично по левую и правую сторону подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, два опорно-якорных элемента конструкции 15, 16, выполненные из проводникового материала, при этом каждый из двух опорно-якорных элементов конструкции закреплен на каждой из отстающих друг от друга частей 7, 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2 по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, к которым крепится соответствующая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13, 14, нижний неподвижный электрод электростатического привода 17, выполненный из проводникового материала, разделенный на левую и правую области электростатической активации 18, 19, расположенные симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а также симметрично с зазором 20, 21 под левой и правой областью электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, тонкие пассивационные слои 22, 23, выполненные из диэлектрического материала, которые нанесены на поверхность левой и правой области электростатической активации 10, 11 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 9, два конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл 24, 25, образованные левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, тонкими пассивационными слоями 22, 23, расположенными на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, сквозные перфорационные отверстия 26 в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, и расположенные с определенным шагом по всей площади пластины, основной управляющий конденсатор с обкладками металл-диэлектрик-металл 27, который образован нанесенным локально тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью 28 на поверхность соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, нанесенным на его поверхность дополнительным проводниковым слоем 29, третий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл 30, образованный соединительной перемычкой 12 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, дополнительным проводниковым слоем 29 и воздушным зазором между ними 31, индуктивные выемки 32, 33, 34, 35, расположенные в плоскости заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, индуктивные выемки 36, 37, расположенные в плоскости отстоящих друг от друга частей 7, 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, две контактные площадки 38, 39, выполненные из проводникового материала, расположенные в выемках плоскости левого заземляющего проводника 3 относительно соединительного проводника 5 высокочастотного копланарного волновода 2, проводниковые соединения 40, 41, нанесенные на подложку 1, которые имеют непосредственное электрическое соединение каждой из двух контактных площадок 38, 39 с соответствующей левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, одну контактную площадку 42, выполненную из проводникового материала, расположенную в выемке плоскости правого заземляющего проводника 4 относительно соединительного проводника 5 высокочастотного копланарного волновода 2, проводниковое соединение 43, нанесенное на подложку 1, которое имеет непосредственное электрическое соединение одной контактной площадки 42 с одной из двух отстоящих друг от друга частей 7 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, тонкие пассивационные слои 44, 45, 46, выполненные из диэлектрического материала, нанесенные на поверхности проводниковых соединений 40, 41, 43, предназначенные для электрической изоляции проводниковых соединений 40, 41, 43 от соответствующих заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а именно электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала.

Предполагаемое изобретение не ограничено лишь интегральным высокочастотным микроэлектромеханическим переключателем емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости с контактами металл-диэлектрик-металл, оно может быть использовано для создания омических интегральных высокочастотных микроэлектромеханических переключателей с резистивным принципом коммутации с контактами металл-металл. В интегральных высокочастотных микроэлектромеханических переключателях с резистивным контактом, согласно предполагаемому изобретению, отсутствует тонкий диэлектрический слой с высокой диэлектрической проницаемостью 28, нанесенный локально на поверхность соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а также дополнительный проводниковый слой 29, нанесенный на поверхность тонкого диэлектрического слоя с высокой диэлектрической проницаемостью 28, формирующие основной управляющий конденсатор 27 с обкладками металл-диэлектрик-металл, при этом на поверхность соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2 нанесен тонкий пассивационный слой, выполненный из диэлектрического материала, на поверхность которого нанесен дополнительный неподвижный проводниковый слой, представляющий собой соединительную перемычку, выполненную из проводникового материала, предназначенную для создания непосредственного электрического контакта металл-металл между двумя отдельными частями подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, выполненного в виде двух отдельных пластин из проводникового материала, которые разделены на отдельные левую и правую область электростатической активации и расположены с зазором над левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17 и тонких пассивационных слоев 22, 23, нанесенных на их поверхность, а также симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 высокочастотного копланарного волновода 2, не соединенные между собой перемычкой 12, симметрично закрепленный на каждой из отстоящих друг от друга частей 7, 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2 по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 с помощью двух пар подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13, 14, выполненных из проводникового материала, при этом подвешенные упругие элементы подвеса зигзагообразной формы 13 имеют крепление к левой части подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, подвешенные упругие элементы подвеса зигзагообразной формы 14 имеют крепление к правой части подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, симметрично по обе стороны относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, имеющие крепление к двум опорно-якорным элементам конструкции 15, 16, а именно по одному опорно-якорному элементу на каждой из отстающих друг от друга частей 7, 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, при этом пара подвешенных упругих элемента подвеса зигзагообразной формы 13 крепится к опорно-якорному элементу 15, а пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 14 крепится к опорно-якорному элементу 16, так что сформирован разрыв в проводнике подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, представляющий собой две подвешенные и отстоящие друг от друга части проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, также формируется разница в соосности элементов конструкции переключателя, заключающаяся в разнице толщин слоев, а именно, толщина слоев, образованная левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17 и тонкими пассивационными слоями 22, 23, нанесенными на их поверхность, меньше, чем толщина слоев, образованная тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью 28 на поверхность соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, нанесенным на его поверхность дополнительным неподвижным проводниковым слоем, представляющий собой соединительную перемычку, так что при отсутствии постоянного управляющего напряжения переключатель находится в закрытом состоянии и высокочастотный радиосигнал не передается с входа на выход проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2 по причине сформированного электрического разрыва в проводнике подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, однако при подаче постоянного управляющего напряжения на левую и правую область электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, отдельные части подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 под действием силы электростатического притяжения перемещаются в вертикальной плоскости по направлению к левой и правой области 18, 19 электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, однако по причине сформированной разницы в соосности элементов конструкции переключателя, отдельные левая и правая область электростатической активации подвижного электрода электростатического привода 9 контактируют лишь с дополнительным неподвижным проводниковым слоем, препятствующим их дальнейшему перемещению, создавая при этом непосредственное электрическое соединение контакта металл-металл, позволяя передаваться поступающему высокочастотному радиосигналу с входа на выход проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2.

Работает устройство следующим образом.

Интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости работает как цифровой перестраиваемый конденсатор с двумя устойчивыми состояниями, при этом разность потенциалов постоянного управляющего напряжения (Фиг. 4А)), приложена к контактным площадкам 38, 39, 42, так что положительный потенциал постоянного управляющего напряжения прикладывается к контактным площадкам 38, 39, выполненным из проводникового материала, расположенным в выемке плоскости заземляющего проводника 3, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, имеющие проводниковые соединения 40, 41, нанесенные на подложку 1, с левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, расположенные в индуктивных выемках 32, 33, 36, 37, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а отрицательный потенциал постоянного управляющего напряжения прикладывается к контактной площадке 42, выполненной из проводникового материала, расположенной в выемке плоскости заземляющего проводника 4, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, имеющей проводниковое соединение 43, нанесенное на подложку 1, с одной из двух отстоящих друг от друга частей 7 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, что приводит к электростатической активации и возникновению силы электростатического взаимодействия между левой и правой областью электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 и левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, при этом возникшая сила электростатического взаимодействия уравновешивается механической силой упругости, которая зависит от величины результирующего коэффициента жесткости двух пар подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13, 14, к тому же баланс сил электростатического притяжения и механической силы упругости действует до тех пор, пока механическая сила упругости, являющаяся линейной функцией, может компенсировать рост величины силы электростатического притяжения, которая изменяется по квадратичному закону, что приводит к тому, что в некоторый момент времени рост величины механической силы упругости не может компенсировать и уравновесить рост величины силы электростатического притяжения, вызывая перемещение левой и правой области электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 в вертикальной плоскости, в результате чего каждая из составных частей 10, 11, 12 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 перемещается в нижнее фиксированное положение, что приводит к росту величины емкости конденсаторов переменной емкости 24, 25, 30 с обкладками металл-диэлектрик-металл, а также росту величины коэффициента емкости и результирующей величины емкости переключателя, включающую величину емкости основного управляющего конденсатора с обкладками металл-диэлектрик-металл 27, в результате чего высокая величина емкости, описанных конденсаторных структур, препятствует прохождению высокочастотного радиосигнала с входа на выход проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2. Данное состояние переключателя считается закрытым.

При этом за счет нанесения дополнительного проводникового слоя 29 на поверхность тонкого диэлектрического слоя с высокой диэлектрической проницаемостью 28 формируется разница в соосности некоторых элементов конструкции переключателя, заключающаяся в разнице толщин слоев, а именно, толщина слоев, образованная левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, тонкими пассивационными слоями 22, 23 на их поверхности, меньше, чем толщина слоев, образованная соединительным проводником 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, включая тонкий диэлектрический слой с высокой диэлектрической проницаемостью 28 и дополнительный проводниковый слой 29 на его поверхности, так что в закрытом состоянии переключателя соединительная перемычка 12 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 в полной мере контактирует лишь с поверхностью дополнительного проводникового слоя 29, исключая проблему возникающего явления прилипания левой и/или правой области электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 к тонким пассивационным слоям 22, 23 при электростатической активации переключателя, вызванное инжекцией зарядов на поверхность и в объем тонких пассивационных слоев 22, 23, что позволяет существенно повысить надежность и отказоустойчивость высокочастотных микроэлектромеханических переключателей с емкостным типом контакта.

В случае отключения подаваемого постоянного управляющего напряжения, а именно, снятии разности потенциалов (Фиг. 4Б)), приложенной к контактным площадкам 38, 39, 42, так что положительный потенциал постоянного управляющего напряжения прикладывается к контактным площадкам 38, 39, выполненным из проводникового материала, расположенным в выемке плоскости заземляющего проводника 3, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, имеющие проводниковые соединения 40, 41, нанесенные на подложку 1, с левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, расположенные в индуктивных выемках 32, 33, 36, 37, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а отрицательный потенциал постоянного управляющего напряжения прикладывается к контактной площадке 42, выполненной из проводникового материала, расположенной в выемке плоскости заземляющего проводника 4, симметрично относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, имеющей проводниковое соединение 43, нанесенное на подложку 1, с одной частью 7 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, приводящее к тому, что левая и правая область электростатической активации 10, 11, соединительная перемычка 12 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 возвращаются в исходное (нейтральное) положение за счет действия механической силы упругости, вызванной жесткостью двух пар подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы 13, 14. Данное состояние переключателя считается открытым.

Подстройка заданной рабочей полосы частот (Фиг. 3А), Фиг. 3Б)), центральной резонансной частоты и основных электромагнитных характеристик в предлагаемом интегральном высокочастотном микроэлектромеханическом переключателе емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости возможна за счет различных конфигураций индуктивных выемок 32, 33, 34, 35, расположенных в плоскости заземляющих проводников 3, 4 симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, при этом индуктивные выемки 32, 33 расположены в плоскости заземляющего проводника 3 высокочастотного копланарного волновода 2, индуктивные выемки 34, 35 расположены в плоскости заземляющего проводника 4 высокочастотного копланарного волновода 2, индуктивных выемок 36, 37, расположенных в плоскости отстоящих друг от друга частей 7, 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2 симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, при этом индуктивная выемка 36 расположена в плоскости первой из двух отстоящих друг от друга частей 7 проводника линии передачи радиосигнала 6, индуктивная выемка 37 расположена в плоскости второй из двух отстоящих друг от друга частей 8 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2, а также за счет различных топологический конфигураций основного управляющего конденсатора с обкладками металл-диэлектрик-металл 27 на этапах проектирования переключателя, при этом использование в качестве материала тонкого диэлектрического слоя с высокой диэлектрической проницаемостью 28 диэлектрических материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяет проектировать переключатель с высокой величиной коэффициента емкости, крайне малыми массогабаритными характеристиками при малой площади пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, малой толщине тонкого диэлектрического слоя с высокой диэлектрической проницаемостью 28 и малой величиной воздушного зазора 20, 21, 31 между левой и правой областью электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 и тонкими пассивационными слоями 22, 23, нанесенным на поверхность левой и правой области электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, а также между соединительной перемычкой 12 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 и дополнительным проводниковым слоем 29, что также позволяет повысить электромеханические характеристики переключателя.

Использование нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, состоящего из двух разделенных левой и правой области электростатической активации 18, 19, расположенных симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника 5 заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а также симметрично с зазором 20, 21 под левой и правой областью электростатической активации 10, 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, позволяет реализовать дополнительный, работающий на изгиб, торсионный механизм возврата подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, в случае возникновения явления прилипания подвижного электрода электростатического привода 9, а именно левой или правой области электростатической активации 10, 11 к тонким пассивационным слоям 22, 23, нанесенным на поверхность левой и правой области электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, путем попеременной подачи постоянного управляющего напряжения на левую и правую области электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, так что, подаваемое постоянное управляющее напряжение на левую область электростатической активации 18 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17 (Фиг. 5А)) приводит к электростатическому притяжению правой области электростатической активации 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, вызывая тем самым рост величины механической силы упругости и величины механических напряжений в правой области электростатической активации 11 подвешенного подвижного электрода 9 электростатического привода, позволяя тем самым осуществить освобождение правой области электростатической активации 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, и наоборот, подаваемое постоянное управляющее напряжение на правую область электростатической активации 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17 (Фиг. 5Б)) приводит к электростатическому притяжению правой области электростатической активации 11 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, вызывая тем самым рост величины механической силы упругости и величины механических напряжений в левой области электростатической активации 10 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, позволяя тем самым осуществить освобождение левой области электростатической активации 10 подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9, что позволяет повысить надежность и отказоустойчивость переключателя.

В закрытом состоянии высокочастотного микроэлектромеханического переключателя емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости не существует опасности взаимодействия между электростатическими силами, используемыми для перемещения подвешенного подвижного электрода электростатического привода 9 вертикальной плоскости в определённое положение и высокочастотным радиосигналом, передаваемым по проводнику линии передача радиосигнала 6 копланарного волновода 2, благодаря использованию тонких пассивационных слоев 44, 45, 46, выполненных из диэлектрического материала, при этом тонкие пассивационные слои 44, 45 нанесены на поверхности проводникового соединения 40, 41, имеющие непосредственный электрический контакт между каждой из двух контактных площадок 38, 39 в выемках плоскости заземляющего проводника 3 высокочастотного копланарного волновода 2, а также с левой и правой областью электростатической активации 18, 19 нижнего неподвижного электрода электростатического привода 17, а тонкий пассивационный слой 46 нанесен на поверхность проводникового соединения 43 между одной контактной площадкой 42, расположенной в выемке плоскости заземляющего проводника 4 высокочастотного копланарного волновода 2 и одной из двух отстоящих друг от друга частей 7 проводника линии передачи радиосигнала 6 высокочастотного копланарного волновода 2 соответственно, предназначенные для электрической изоляции проводниковых соединений 40, 41, 43 от соответствующих заземляющих проводников 3, 4 высокочастотного копланарного волновода 2, а именно, электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости и электростатическим механизмом активации, позволяющее замыкать или размыкать электрическую цепь в проводнике линии передачи радиосигнала 5 высокочастотного копланарного волновода 8 при коммутации высокочастотных радиосигналов с эффективным диапазоном частот в области L-, S-, C-, X-диапазона частот, а именно в диапазоне от 2 ГГц до 4 ГГц с центральной резонансной частотой 3,4 ГГц, а также в диапазоне частот от 18 ГГц до 26,5 ГГц с центральной резонансной частотой 21,5 ГГц.

Введение подвешенного подвижного электрода электростатического привода, выполненного в виде пластины из проводникового материала, разделенного на левую и правую область электростатической активации, которые соединены между собой перемычкой, выполненной из проводникового материала, расположенного с зазором и симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, соединяющего две отстоящие друг от друга части проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, двух пар подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, выполненных из проводникового материала, при этом одна пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы крепиться к левой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а другая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы крепиться к правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, симметрично по левую и правую сторону подвешенного подвижного электрода электростатического привода, двух опорно-якорных элементов конструкции, выполненных из проводникового материала, при этом каждый из двух опорно-якорных элементов конструкции закреплен на каждой из составных частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода, к которым крепится соответствующая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, нижнего неподвижного электрода электростатического привода, выполненного из проводникового материала, разделенного на левую и правой область электростатической активации, которые расположены симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а также симметрично с зазором под левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, тонких пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, которые нанесены на поверхность левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, двух конденсаторов переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованных левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, тонкими пассивационными слоями, расположенными на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, сквозных перфорационных отверстий в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода, и расположенных с определенным шагом по всей площади пластины, основного управляющего конденсатора с обкладками металл-диэлектрик-металл, который образован нанесенным локально с определенной топологической конфигурацией тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью на поверхность соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, нанесенным на его поверхность дополнительным проводниковым слоем, третьего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованного соединительной перемычкой подвешенного подвижного электрода электростатического привода, дополнительным проводниковым слоем и воздушным зазором между ними, индуктивных выемок, расположенных в плоскости заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, индуктивных выемок, расположенных в плоскости отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, двух контактных площадок, выполненных из проводникового материала, расположенных в выемках плоскости левого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковых соединений, нанесенные на подложку, которые имеют непосредственное электрическое соединение каждой из двух контактных площадок с соответствующей левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, одной контактной площадки, выполненной из проводникового материала, расположенной в выемке плоскости правого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводникового соединения, нанесенного на подложку, которое имеет непосредственное электрическое соединение одной контактной площадки с одной из двух отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, тонких пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, нанесенных на поверхности проводниковых соединений, предназначенных для электрической изоляции проводниковых соединений от соответствующих заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а именно электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала, позволяет коммутировать высокочастотные радиосигналы по проводнику линии передачи радиосигналов высокочастотного копланарного волновода с высокой добротностью и линейностью, высоким коэффициентом качества конструкции переключателя, высоким коэффициентом емкости, низкими потерями в открытом состоянии, высокой изоляцией и малым вносимым контактным сопротивлением в закрытом состоянии переключателя в заданной полосе частот и на заданной центральной резонансной частоте, при низкой величиной постоянного управляющего напряжения и высоких динамических характеристиках, а именно малом времени перехода переключателя из открытого состояния в закрытое состояние и наоборот, сводя к минимуму недостатки и проблемы надежности, присущие высокочастотным микроэлектромеханическим переключателям с емкостным принципом коммутации.

Таким образом, по сравнению с аналогичными устройствами, предлагаемый высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости позволяет коммутировать высокочастотные радиосигналы по проводнику линии передачи радиосигналов высокочастотного копланарного волновода с высокой добротностью и линейностью, высоким коэффициентом качества конструкции переключателя, высоким коэффициентом емкости, низкими потерями в открытом состоянии, высокой изоляцией и малым вносимым контактным сопротивлением в закрытом состоянии переключателя в заданной полосе частот и на заданной центральной резонансной частоте, при низкой величиной постоянного управляющего напряжения и высоких динамических характеристиках, а именно малом времени перехода переключателя из открытого состояния в закрытое состояние и наоборот, сводя к минимуму недостатки и проблемы надежности, присущие высокочастотным микроэлектромеханическим переключателям с емкостным принципом коммутации, благодаря использованию подвешенного подвижного электрода электростатического привода, выполненного в виде пластины из проводникового материала, разделенного на левую и правую область электростатической активации, которые соединены между собой перемычкой, выполненной из проводникового материала, расположенного с зазором и симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, соединяющего две отстоящие друг от друга части проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, двух пар подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, выполненных из проводникового материала, при этом одна пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы крепиться к левой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а другая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы крепиться к правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, симметрично по левую и правую сторону подвешенного подвижного электрода электростатического привода, двух опорно-якорных элементов конструкции, выполненных из проводникового материала, при этом каждый из двух опорно-якорных элементов конструкции закреплен на каждой из составных частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода, к которым крепится соответствующая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, нижнего неподвижного электрода электростатического привода, выполненного из проводникового материала, разделенного на левую и правой область электростатической активации, которые расположены симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а также симметрично с зазором под левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, тонких пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, которые нанесены на поверхность левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, двух конденсаторов переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованных левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, тонкими пассивационными слоями, расположенными на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, сквозных перфорационных отверстий в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода, и расположенные с определенным шагом по всей площади пластины, основного управляющего конденсатора с обкладками металл-диэлектрик-металл, который образован нанесенным локально с определенной топологической конфигурацией тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью на поверхность соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, нанесенным на его поверхность дополнительным проводниковым слоем, третьего конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованного соединительной перемычкой подвешенного подвижного электрода электростатического привода, дополнительным проводниковым слоем и воздушным зазором между ними, индуктивных выемок, расположенных в плоскости заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, индуктивных выемок, расположенных в плоскости отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, двух контактных площадок, выполненных из проводникового материала, расположенных в выемках плоскости левого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковых соединений, нанесенные на подложку, которые имеют непосредственное электрическое соединение каждой из двух контактных площадок с соответствующей левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, одной контактной площадки, выполненной из проводникового материала, расположенной в выемке плоскости правого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводникового соединения, нанесенного на подложку, которое имеет непосредственное электрическое соединение одной контактной площадки с одной из двух отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, тонких пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, нанесенных на поверхности проводниковых соединений, предназначенных для электрической изоляции проводниковых соединений от соответствующих заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а именно электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала

В представленной топологической конфигурации предлагаемый высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости позволяет коммутировать высокочастотных радиосигналы с эффективным диапазоном частот в области L-, S-, C-, X-диапазона частот, а именно в диапазоне частот от 2 ГГц до 4 ГГц с центральной резонансной частотой 3,4 ГГц, величиной вносимых потерь в открытом состоянии переключателя не хуже $$-$$0,15 дБ на центральной резонансной частоте 3,4 ГГц, изоляцией в закрытом состоянии переключателя не хуже $$-$$55,2 дБ на центральной резонансной частоте 3,4 ГГц, в диапазоне частот от 18 ГГц до 26,5 ГГц с центральной резонансной частотой 21,5 ГГц и величиной вносимых потерь в открытом состоянии переключателя не хуже $$-$$0,15 дБ, изоляцией в закрытом состоянии переключателя не хуже $$-$$42,3 дБ при контактном сопротивлении не более 0,20 Ом, с высокой добротностью и линейностью, высоким коэффициентом качества конструкции переключателя, высоким коэффициентом емкости переключателя - 46600, при малой площади пластины подвешенного подвижного электрода электростатического привода, малой толщине диэлектрического слоя и малой величине воздушного зазора между ними, что также позволяет снизить электромеханические и массогабаритные характеристики переключателя, с низкой величиной постоянного управляющего напряжения 3,5 В, необходимого для электростатической активации переключателя, а также высокими динамическими характеристиками, а именно малым временем необходимым на совершение цикла операции закрытие и открытие переключателя в 6,35 мкс и 3,1 мкс соответственно, с низкой величиной коэффициента изотермического и термоупругого демпфирования за счет введения сквозных перфорационных отверстий по всей площади подвешенного подвижного электрода электростатического привода, имеющих круглый профиль и расположенные с определенным шагом по всей площади подвешенного подвижного электрода электростатического привода, что также позволяет существенно снизить величину остаточных термомеханических напряжений, возникающих на этапах технологического процесса изготовления переключателя, с наличием в конструкции переключателя предусмотренных контактных площадок, обеспечивающих возможность монтажа переключателя в специализированный высокочастотный корпус и его интеграцию в радиоэлектронные устройства, с наличием в конструкции переключателя тонких пассивационных слоев, выполненных из диэлектрического материала, предназначенных для развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала, в сочетании с высокой надежностью и отказоустойчивостью конструкции переключателя, что в полной мере соответствует требованиям, предъявляемым к высокочастотным радиоэлектронным устройствам в современной интегральной радиоэлектронике, в частности, в современных антенных, телекоммуникационных и радарных устройствах, устройствах наземной и спутниковой радиосвязи.

Изобретение относится к области микросистемной техники и может быть использовано в интегральной радиоэлектронике для целей коммутации высокочастотных радиосигналов по линиям передачи. Технический результат заключается в снижении электромеханических и массогабаритных характеристик переключателя, возможности проведения детальной подстройки эффективного рабочего диапазона частот и центральной резонансной частоты на этапе проектирования переключателя, характеризующегося низкой величиной постоянного управляющего напряжения 3,5 В для электростатической активации, совместимого с интегральной радиоэлектроникой с малым временем, необходимым на совершение цикла операции закрытие и открытие переключателя в 6,35 мкс и 3,1 мкс соответственно. Интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости содержит подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводящего металлического материала, разделенный на левую и правую область электростатической активации, которые соединены между собой перемычкой, выполненной из проводящего металлического материала, две пары подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, выполненные из проводящего металлического материала, характеризующиеся низкой величиной коэффициента жесткости, что позволяет существенно снизить величину постоянного управляющего напряжения, два опорно-якорных элемента конструкции, выполненные из проводящего металлического материала, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводящего материала, разделенный на левую и правую область электростатической активации, тонкие пассивационные слои, выполненные из диэлектрического материала, два плоских тонкопленочных конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованные левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, тонкими пассивационными слоями, расположенными на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, сквозные перфорационные отверстия в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода, основной управляющий плоский тонкопленочный конденсатор постоянной высокой емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл. 9 ил.

Интегральный высокочастотный микроэлектромеханический переключатель емкостного принципа коммутации с высоким коэффициентом емкости, содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, с расположенным на ней высокочастотным копланарным волноводом, образованным двумя заземляющими проводниками, выполненными из проводникового материала, которые соединены между собой в центральной части соединительным проводником, выполненным из проводникового материала, расположенные симметрично с зазором относительного центрального проводника, представляющего собой проводник линии передачи радиосигнала, выполненный из проводникового материала, который разделен на две отстоящие друг от друга части, отличающийся тем, что в него введены подвешенный подвижный электрод электростатического привода, выполненный в виде пластины из проводникового материала, разделенный на левую и правую область электростатической активации, которые соединены между собой перемычкой, выполненной из проводникового материала, расположенный с зазором и симметрично по левую и правую сторону относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, соединяющий две отстоящие друг от друга части проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, две пары подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, выполненные из проводникового материала, при этом одна пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы крепится к левой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, а другая пара подвешенных упругих элементов зигзагообразной формы подвеса крепится к правой области электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, симметрично по левую и правую сторону подвешенного подвижного электрода электростатического привода, два опорно-якорных элемента конструкции, выполненные из проводникового материала, при этом каждый из двух опорно-якорных элементов конструкции закреплен на каждой из составных частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода по левую и правую сторону относительно подвешенного подвижного электрода электростатического привода, к которым крепится соответствующая пара подвешенных упругих элементов подвеса зигзагообразной формы, нижний неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из проводникового материала, разделенный на левую и правую области электростатической активации, расположенные симметрично с зазором по левую и правую сторону относительно соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а также симметрично с зазором под левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, тонкие пассивационные слои, выполненные из диэлектрического материала, которые нанесены на поверхность левой и правой области электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, два плоских тонкопленочных конденсатора переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованные левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, тонкими пассивационными слоями, расположенные на их поверхности, а также левой и правой областью электростатической активации подвешенного подвижного электрода электростатического привода, сквозные перфорационные отверстия в пластине подвешенного подвижного электрода электростатического привода и расположенные с определенным шагом по всей площади пластины, основной управляющий конденсатор высокой емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, который образован тонким диэлектрическим слоем с высокой диэлектрической проницаемостью на поверхность соединительного проводника заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, нанесенным на его поверхность дополнительным проводниковым металлическим слоем, третий конденсатор переменной емкости с обкладками металл-диэлектрик-металл, образованный соединительной перемычкой подвешенного подвижного электрода электростатического привода, дополнительным проводниковым металлическим слоем и воздушным зазором между ними, индуктивные выемки, расположенные в плоскости заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, индуктивные выемки, расположенные в плоскости отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, две контактные площадки, выполненные из проводникового материала, расположенные в выемках плоскости левого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковые металлические соединения, нанесенные на подложку, которые имеют непосредственное электрическое соединение каждой из двух контактных площадок с соответствующей левой и правой областью электростатической активации нижнего неподвижного электрода электростатического привода, одна контактная площадка, выполненная из проводникового материала, расположенная в выемке плоскости правого заземляющего проводника относительно соединительного проводника высокочастотного копланарного волновода, проводниковое металлическое соединение, нанесенное на подложку, которое имеет непосредственное электрическое соединение одной контактной площадки с одной из двух отстоящих друг от друга частей проводника линии передачи радиосигнала высокочастотного копланарного волновода, тонкие пассивационные слои, выполненные из диэлектрического материала, нанесенные на поверхности проводниковых металлических соединений, предназначенные для электрической изоляции проводниковых металлических соединений от соответствующих заземляющих проводников высокочастотного копланарного волновода, а именно электрической развязки постоянного управляющего напряжения от коммутируемого высокочастотного радиосигнала.