微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器采用一個平面螺旋電感，通過將兩個相同的并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容以及兩個相同的串聯(lián)連接到CPW信號線上的MIM電容依次對稱放置在平面螺旋電感的左右兩側(cè)，構(gòu)成具有帶通特性的π型拓撲結(jié)構(gòu)；MEMS可變平行板電容基于靜電原理實現(xiàn)不同的電容大小，它的上極板為MEMS懸臂梁而下極板為CPW信號線，其中MEMS懸臂梁橫跨在CPW信號線上且在CPW信號線的附近放置驅(qū)動電極；在MEMS懸臂梁下方的CPW信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。該濾波器實現(xiàn)了中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧，而且具有低的損耗、好的帶外抑制、寬的頻帶調(diào)諧、小的芯片面積。
【專利說明】微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明提出了微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，屬于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)中，可重構(gòu)濾波器在軍用和民用收發(fā)組件中具有重要的應用和研究價值。它極大地減小了在多頻帶應用中的系統(tǒng)尺寸，并可根據(jù)需求動態(tài)地選擇和抑制信號的頻率以及降低通道間的干擾。可重構(gòu)濾波器包括數(shù)字型可重構(gòu)濾波器和模擬型可重構(gòu)濾波器。前者適用于一些離散工作頻率的調(diào)諧，而后者適用于連續(xù)工作頻率的調(diào)諧。在濾波器的設計中，無源的電感和電容是實現(xiàn)片上濾波器最簡單的方法。在無源濾波器的設計中，采用傳統(tǒng)方法(例如綜合法或插入損耗法)設計的濾波器不僅需要電感的數(shù)量多且電感量較大，從而增大了濾波器的尺寸和寄生損耗，這與當今微型化、低損耗的微波收發(fā)組件的發(fā)展背道相馳。因而，可采用一些拓撲結(jié)構(gòu)(例如π型結(jié)構(gòu))構(gòu)成濾波器，從而在滿足濾波性能要求的前提下從設計出發(fā)進一步降低濾波器自身的尺寸和損耗。對于可重構(gòu)網(wǎng)絡的設計，MEMS開關和變?nèi)萜魇潜容^理想的選擇。并且，MEMS技術可顯著地提高片上無源電感的品質(zhì)因數(shù)和自諧振頻率。然而，目前模擬型可重構(gòu)濾波器與數(shù)字型相比具有廣泛的應用前景但卻有較少的研究。隨著微波通信系統(tǒng)的日益發(fā)展，要求采用數(shù)量盡量少且電感量盡量小的片上無源電感以及電容值盡量小的無源電容來構(gòu)成可重構(gòu)微波帶通濾波器，從而降低可重構(gòu)濾波器的尺寸以及在微波頻段產(chǎn)生的寄生損耗，并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)中心頻率和帶寬的調(diào)諧。隨著對MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)的深入研究，使基于MEMS技術實現(xiàn)上述功能的懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器成為可能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]技術問題:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧，具有較小的芯片面積和損耗。
[0004]技術方案:本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器通過將兩個相同的MEMS可變平行板電容和兩個相同的金屬-絕緣層-金屬(MIM)電容依次對稱放置在一個平面螺旋電感的左右兩側(cè)，其中每個MEMS可變平行板電容并聯(lián)連接到共面波導(CPW)信號線和地線之間而每個MM電容串聯(lián)連接到CPW信號線上，從而構(gòu)成具有帶通特性的η型拓撲結(jié)構(gòu)；MEMS可變平行板電容基于靜電原理實現(xiàn)了不同的電容大小，MEMS懸臂梁和CPW信號線分別作為MEMS可變平行板電容的上極板和下極板，其中MEMS懸臂梁橫跨在CPff信號線上且其一端通過錨區(qū)固定在CPW地線上而另一端處于自由狀態(tài)，在MEMS懸臂梁下方CPW信號線的附近放置一個驅(qū)動電極，在該CPW信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層，當在MEMS懸臂梁和驅(qū)動電極之間連續(xù)施加不同驅(qū)動電壓，則連續(xù)降低了 MEMS懸臂梁的高度，引起了 MEMS可變平行板電容大小的連續(xù)改變，從而實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧；該可重構(gòu)微波帶通濾波器具有較小的芯片面積和損耗。
[0005]本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器采用砷化鎵(GaAs)為襯底，在GaAs襯底上設有CPW、一個平面螺旋電感、兩個相同的MEMS可變平行板電容、MEMS懸臂梁、驅(qū)動電壓、連接線、壓焊塊、空氣橋以及兩個相同的MIM電容:
[0006]CPff水平放置在襯底上，用于實現(xiàn)微波信號的傳輸以及平面螺旋電感、MEMS可變平行板電容和MIM電容的電連接。CPW是由一條信號線和兩條地線組成的，其中兩條CPW地線位于CPW信號線的兩側(cè)。為了便于測量，CPff的端口特征阻抗設計為50 Ω。
[0007]平面螺旋電感位于該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中間部位，其主要包括電感的線圈和下層通道兩部分。其中，平面螺旋電感的線圈懸浮于GaAs襯底之上，而下層通道位于GaAs襯底上；電感線圈的外部接頭與CPW信號線相連接而其內(nèi)部接頭與下層通道相連接；下層通道的另一端與CPW信號線相連接。在平面螺旋電感的線圈下方的下層通道上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。
[0008]兩個相同的MEMS可變平行板電容對稱位于在平面螺旋電感的左右兩側(cè)，其中每個MEMS可變平行板電容并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間。該MEMS可變平行板電容的上極板為MEMS懸臂梁而下極板為CPW信號線。MEMS懸臂梁橫跨在CPW信號線上，且其一端通過錨區(qū)固定在CPW地線上而另一端處于自由狀態(tài)。在每個MEMS懸臂梁下方CPW信號線的附近放置一個驅(qū)動電極，該驅(qū)動電極通過連接線與CPW地線外側(cè)的壓焊塊相連接。在MEMS懸臂梁下方CPW信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。
[0009]連接線用于實現(xiàn)兩個MEMS懸臂梁下方的驅(qū)動電極分別與兩個壓焊塊相連接，以及CPW地線與另外一個壓焊塊相連接。在每個MEMS懸臂梁下方的驅(qū)動電極相連接的壓焊塊和CPW地線相連接的壓焊塊構(gòu)成了兩個直流輸入端，用于施加MEMS懸臂梁的驅(qū)動電壓。
[0010]空氣橋用于實現(xiàn)被連接線分開的CPW地線的互連，在空氣橋下方的連接線上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。
[0011]兩個相同的MM電容對稱位于在平面螺旋電感的左右兩側(cè)且位于在兩個MEMS可變平行板電容的外側(cè)，其中每個M頂電容串聯(lián)連接到CPW信號線上。MIM電容的上下極板均為CPW信號線，并且上下極板之間通過Si3N4絕緣介質(zhì)層隔開。
[0012]一個平面螺旋電感、兩個并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容以及兩個串聯(lián)連接到CPW信號線的MIM電容構(gòu)成了該可重構(gòu)微波帶通濾波器，它是一個具有帶通特性的π型拓撲結(jié)構(gòu)。并且，平面螺旋電感、MEMS可變平行板電容和MM電容分別具有較小的電感量和電容值。在結(jié)構(gòu)中，平面螺旋電感的電感量變化主要使該微波帶通濾波器的中心頻率發(fā)生偏移；MEMS可變平行板電容的電容值變化主要使該微波帶通濾波器的中心頻率發(fā)生偏移且改變了其帶通濾波器的帶寬；MIM電容的電容值變化主要改變該微波帶通濾波器的帶寬。
[0013]在結(jié)構(gòu)上，該濾波器在砷化鎵襯底上設有水平放置的共面波導、一個平面螺旋電感、平面螺旋電感的下層通道、平面螺旋電感的線圈、兩個MEMS可變平行板電容、MEMS懸臂梁、驅(qū)動電極、連接線、壓焊塊、空氣橋、兩個MIM電容以及Si3N4絕緣介質(zhì)層；共面波導的中間為共面波導信號線，共面波導信號線的兩側(cè)為共面波導地線；其中，平面螺旋電感位于砷化鎵襯底上表面的中央，兩個并聯(lián)連接到共面波導信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容以及兩個串聯(lián)連接到共面波導信號線上的MM電容依次對稱放置在平面螺旋電感的左右兩側(cè)，從而構(gòu)成具有帶通特性的H型拓撲結(jié)構(gòu)；平面螺旋電感包括平面螺旋電感的下層通道和線圈兩部分；MEMS可變平行板電容基于靜電原理實現(xiàn)了不同的電容大小，它的上極板為MEMS懸臂梁而下極板為共面波導信號線，其中MEMS懸臂梁橫跨在共面波導信號線上，在MEMS懸臂梁下方共面波導信號線的附近放置一個驅(qū)動電極，該驅(qū)動電極通過連接線與共面波導兩側(cè)的地線外側(cè)的壓焊塊相連接；被連接線分開的共面波導地線通過空氣橋形成互連，其中在空氣橋下方的連接線上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層；從而通過在MEMS懸臂梁和相應的驅(qū)動電極之間連續(xù)施加不同的驅(qū)動電壓，則連續(xù)降低了 MEMS懸臂梁的高度，引起了MEMS可變平行板電容大小的連續(xù)增大，實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧。
[0014]兩個MEMS可變平行板電容是相同的；兩個MIM電容是相同的。
[0015]平面螺旋電感的線圈懸浮于砷化鎵襯底之上，而下層通道位于砷化鎵襯底上；平面螺旋電感的線圈的外部接頭與共面波導信號線相連接而其內(nèi)部接頭與下層通道相連接；下層通道的另一端與共面波導信號線相連接；在平面螺旋電感的線圈下方的下層通道上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。
[0016]所述MEMS懸臂梁的一端通過錨區(qū)固定在共面波導地線上而另一端處于自由狀態(tài)；在MEMS懸臂梁下方共面波導信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。
[0017]有益效果:
[0018]I)該可重構(gòu)微波帶通濾波器實現(xiàn)了中心頻率的連續(xù)調(diào)諧，而且連續(xù)改變了其相應的帶寬；
[0019]2)基于靜電原理的MEMS可變平行板電容的上極板采用MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)，MEMS懸臂梁與MEMS固支梁相比具有較小的彈性系數(shù)，因而在引起MEMS可變平行板電容大小的變化時施加的驅(qū)動電壓較??；
[0020]3)在結(jié)構(gòu)中，電感的形狀為平面螺旋電感、數(shù)量為一個且電感量較小，從而突破了傳統(tǒng)可重構(gòu)微波帶通濾波器在連續(xù)改變中心頻率和帶寬時必須采用電感數(shù)量多且電感量大的限制；
[0021]4)具有傳統(tǒng)可重構(gòu)微波帶通濾波器的低損耗、好的帶外抑制等特點，還具有寬的頻帶調(diào)諧、小的芯片面積；
[0022]5)該可重構(gòu)微波帶通濾波器的制備方法與砷化鎵單片微波集成電路兼容。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的示意圖；
[0024]圖2是微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的A-A剖面圖；
[0025]圖3是微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的B-B剖面圖；
[0026]圖中包括:共面波導1，平面螺旋電感2，平面螺旋電感的下層通道3，平面螺旋電感的線圈4，MEMS可變平行板電容5、MEMS懸臂梁6、驅(qū)動電極7、連接線8、壓焊塊9、空氣橋10、MIM電容11、Si3N4絕緣介質(zhì)層12以及砷化鎵襯底13。
具體實施方案
[0027]本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的具體實施方案如下:
[0028]在砷化鎵襯底13上設有共面波導1、一個平面螺旋電感2、兩個相同的MEMS可變平行板電容5、MEMS懸臂梁6、驅(qū)動電壓7、連接線8、壓焊塊9、空氣橋10以及兩個相同的MIM電容11:
[0029]共面波導I水平放置在襯底13上，用于實現(xiàn)微波信號的傳輸以及平面螺旋電感2、MEMS可變平行板電容5和MIM電容11的電連接。共面波導I是由一條信號線和兩條地線組成的，其中兩條CPW地線位于CPW信號線的兩側(cè)。為了便于測量，共面波導I的端口特征阻抗設計為50 Ω。
[0030]平面螺旋電感2位于該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中間部位，其主要包括電感的線圈4和下層通道3兩部分。其中，平面螺旋電感的線圈4懸浮于GaAs襯底13之上，而下層通道3位于GaAs襯底13上；電感線圈4的外部接頭與CPW信號線相連接而其內(nèi)部接頭與下層通道3相連接；下層通道3的另一端與CPW信號線相連接。在平面螺旋電感的線圈4下方的下層通道3上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層12。
[0031]兩個相同的MEMS可變平行板電容5對稱位于在平面螺旋電感2的左右兩側(cè)，其中每個MEMS可變平行板電容5并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間。該MEMS可變平行板電容5的上極板為MEMS懸臂梁6而下極板為CPW信號線。MEMS懸臂梁6橫跨在CPW信號線上，且其一端通過錨區(qū)固定在CPW地線上而另一端處于自由狀態(tài)。在每個MEMS懸臂梁6下方CPW信號線的附近放置一個驅(qū)動電極7，該驅(qū)動電極7通過連接線8與CPW地線外側(cè)的壓焊塊9相連接。在MEMS懸臂梁6下方CPW信號線和驅(qū)動電極7上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層12。
[0032]連接線8用于實現(xiàn)兩個MEMS懸臂梁6下方的驅(qū)動電極7分別與兩個壓焊塊9相連接，以及CPW地線與另外一個壓焊塊9相連接。在每個MEMS懸臂梁6下方的驅(qū)動電極7相連接的壓焊塊9和CPW地線相連接的壓焊塊9構(gòu)成了兩個直流輸入端，用于施加MEMS懸臂梁6的驅(qū)動電壓。
[0033]空氣橋10用于實現(xiàn)被連接線8分開的CPW地線的互連，在空氣橋10下方的連接線8上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層12。
[0034]兩個相同的MM電容11對稱位于在平面螺旋電感2的左右兩側(cè)且位于在兩個MEMS可變平行板電容5的外側(cè)，其中每個MM電容11串聯(lián)連接到CPW信號線上。MM電容11的上下極板均為CPW信號線，并且上下極板之間通過Si3N4絕緣介質(zhì)層12隔開。
[0035]一個平面螺旋電感2、兩個并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容5以及兩個串聯(lián)連接到CPW信號線的MIM電容11構(gòu)成了該可重構(gòu)微波帶通濾波器，它是一個具有帶通特性的η型拓撲結(jié)構(gòu)。并且，平面螺旋電感2、MEMS可變平行板電容5和MIM電容11分別具有較小的電感量和電容值。在結(jié)構(gòu)中，平面螺旋電感2的電感量變化主要使該微波帶通濾波器的中心頻率發(fā)生偏移；MEMS可變平行板電容5的電容值變化主要使該微波帶通濾波器的中心頻率發(fā)生偏移且改變了其帶通濾波器的帶寬；MIM電容11的電容值變化主要改變該微波帶通濾波器的帶寬。
[0036]在機械結(jié)構(gòu)上，CPW、平面螺旋電感2、MEMS可變平行板電容5、MEMS懸臂梁6、驅(qū)動電極7、連接線8、壓焊塊9、空氣橋10、以及MM電容11在同一塊GaAs襯底13上。
[0037]本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器通過將兩個并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容5以及兩個串聯(lián)連接到CPW信號線的MIM電容11依次對稱放置在一個平面螺旋電感2的左右兩側(cè)；MEMS可變平行板電容5基于靜電原理實現(xiàn)了不同的電容大小，MEMS懸臂梁6和CPW信號線分別為MEMS可變平行板電容5的上下極板，其中MEMS懸臂梁6橫跨在CPW信號線上且其一端通過錨區(qū)固定在CPW地線上而另一端處于自由狀態(tài)，在MEMS懸臂梁6下方CPW信號線的附近放置一個驅(qū)動電極7，該驅(qū)動電極7通過連接線8與CPW地線外側(cè)的壓焊塊9相連接；在MEMS懸臂梁下方的CPW信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層。當在MEMS懸臂梁6和相應的驅(qū)動電極7之間連續(xù)施加不同的驅(qū)動電壓，則連續(xù)降低了 MEMS懸臂梁6的高度，在MEMS懸臂梁6下降到初始高度的三分之二之前引起了 MEMS可變平行板電容大小的連續(xù)增大，從而實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧；如果在MEMS懸臂梁6和相應的驅(qū)動電極7之間施加的驅(qū)動電壓使得MEMS懸臂梁6下降到初始高度的三分之二，則MEMS懸臂梁6發(fā)生吸合狀態(tài)，MEMS懸臂梁6直接與在其下方CPW信號線上的Si3N4絕緣介質(zhì)層12相接觸，此時MEMS可變平行板電容大小幾乎不變，從而實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的最大程度調(diào)諧。
[0038]本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器的制備方法為:
[0039]I)準備砷化鎵襯底13:選用半絕緣砷化鎵為襯底；
[0040]2)在砷化鎵襯底13上涂覆光刻膠，去除預備制作CPW1、平面螺旋電感的下層通道3>MEMS可變平行板電容5的下極板、MIM電容11的下極板、驅(qū)動電極7、連接線8以及壓焊塊9地方的光刻膠；
[0041]3)在襯底13上通過蒸發(fā)方式生長鈦/鉬/金/鈦，其厚度共為0.44 μ m ;
[0042]4)將步驟2)留下的光刻膠去除，連帶去除了光刻膠上面的鈦/鉬/金/鈦，初步形成CPW1、連接線8和壓焊塊9，以及完全形成平面螺旋電感的下層通道3、MEMS可變平行板電容5的下極板、MIM電容11的下極板和驅(qū)動電極7 ；
[0043]5)淀積并光刻Si3N4絕緣介質(zhì)層12:在步驟4)得到的砷化鎵襯底13上，通過等離子體增強型化學氣相淀積工藝生長一層2300A厚的Si3N4絕緣介質(zhì)層12，光刻Si3N4絕緣介質(zhì)層12，保留在平面螺旋電感的下層通道3、MEMS可變平行板電容5的下極板、MM電容11的下極板、MEMS固支梁6下方的CPW信號線和驅(qū)動電極7以及連接線8上的Si3N4絕緣介質(zhì)層12 ；
[0044]6)淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層:在前面步驟處理得到的砷化鎵襯底13上涂覆
1.6 μ m厚的聚酰亞胺犧牲層，光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留平面螺旋電感的線圈4、MEMS懸臂梁6和空氣橋10下方的聚酰亞胺犧牲層；
[0045]7)通過蒸發(fā)方式生長用于電鍍的底金:蒸發(fā)鈦/金/鈦，作為底金，其厚度為500/1500/300A；
[0046]8)在步驟7)得到的砷化鎵襯底13上涂覆光刻膠，去除預備制作CPW1、平面螺旋電感的線圈4、MEMS懸臂梁6、空氣橋10、MIM電容11的上極板、連接線8和壓焊塊9地方的光刻膠；
[0047]9)電鍍一層金,其厚度為2μηι ;
[0048]10)去除步驟8)中留下的光刻膠；
[0049]11)反刻鈦/金/鈦，腐蝕底金，形成CPWl、平面螺旋電感的線圈4、MEMS懸臂梁6、空氣橋10、MM電容11的上極板、連接線8和壓焊塊9 ；[0050]12)釋放聚酰亞胺犧牲層:顯影液浸泡，去除平面螺旋電感的線圈4、MEMS懸臂梁6和空氣橋10下方的聚酰亞胺犧牲層，去離子水稍稍浸泡，無水乙醇脫水，常溫下?lián)]發(fā)，晾干。
[0051]區(qū)分是否為該結(jié)構(gòu)的標準如下:
[0052]I)采用水平放置的CPWl實現(xiàn)微波信號的傳輸以及電感和電容元件的電連接；
[0053]2)采用一個平面螺旋電感2、兩個相同的MEMS可變平行板電容5和兩個相同的MIM電容11 ；
[0054]3)通過將兩個并聯(lián)連接到CPW信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容5以及兩個串聯(lián)連接到CPW信號線的MM電容11依次對稱放置在平面螺旋電感2的左右兩側(cè)；
[0055]4) MEMS可變平行板電容5基于靜電原理實現(xiàn)了不同的電容大小，它的上極板為MEMS懸臂梁6而下極板為CPW信號線；
[0056]5) MEMS懸臂梁6橫跨在CPW信號線上且其一端通過錨區(qū)固定在CPW地線上而另一端處于自由狀態(tài)，在MEMS懸臂梁6下方CPW信號線的附近放置一個驅(qū)動電極7，該驅(qū)動電極7通過連接線8與CPW地線外側(cè)的壓焊塊9相連接；
[0057]6)在MEMS懸臂梁下方的CPW信號線和驅(qū)動電極上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層；
[0058]滿足以上條件的結(jié)構(gòu)即視為本發(fā)明的微機械懸臂梁式π型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器。
【權(quán)利要求】
1.一種微機械懸臂梁式H型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，其特征在于:在砷化鎵襯底(13)上設有水平放置的共面波導(I)、一個平面螺旋電感(2)、平面螺旋電感的下層通道(3)、平面螺旋電感的線圈(4)、兩個MEMS可變平行板電容(5)、MEMS懸臂梁(6)、驅(qū)動電極(7)、連接線(8)、壓焊塊(9)、空氣橋(10)、兩個MM電容(11)以及Si3N4絕緣介質(zhì)層(12);共面波導(I)的中間為共面波導信號線，共面波導信號線的兩側(cè)為共面波導地線；其中，平面螺旋電感(2)位于砷化鎵襯底(13)上表面的中央，兩個并聯(lián)連接到共面波導信號線和地線之間的MEMS可變平行板電容(5)以及兩個串聯(lián)連接到共面波導信號線上的MM電容(11)依次對稱放置在平面螺旋電感(2)的左右兩側(cè)，從而構(gòu)成具有帶通特性的π型拓撲結(jié)構(gòu)；平面螺旋電感(2)包括平面螺旋電感的下層通道(3)和線圈(4)兩部分；MEMS可變平行板電容(5)基于靜電原理實現(xiàn)了不同的電容大小，它的上極板為MEMS懸臂梁(6)而下極板為共面波導信號線，其中MEMS懸臂梁(6)橫跨在共面波導信號線上，在MEMS懸臂梁(6)下方共面波導信號線的附近放置一個驅(qū)動電極(7)，該驅(qū)動電極(7)通過連接線(8)與共面波導信號線兩側(cè)的地線外側(cè)的壓焊塊(9)相連接；被連接線(8)分開的共面波導地線通過空氣橋(10)形成互連，其中在空氣橋(10)下方的連接線(8)上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層(12);從而通過在MEMS懸臂梁(6)和相應的驅(qū)動電極(7)之間連續(xù)施加不同的驅(qū)動電壓，則連續(xù)降低了 MEMS懸臂梁(6)的高度，引起了 MEMS可變平行板電容大小的連續(xù)增大，實現(xiàn)了該可重構(gòu)微波帶通濾波器的中心頻率和帶寬的連續(xù)調(diào)諧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁式η型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，其特征在于:兩個MEMS可變平行板電容(5 )是相同的；兩個MIM電容(11)是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁式η型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，其特征在于:平面螺旋電感的線圈(4)懸浮于砷化鎵襯底(13)之上，而下層通道(3)位于砷化鎵襯底(13)上；平面螺旋電感的線圈(4)的外部接頭與共面波導信號線相連接而其內(nèi)部接頭與下層通道(3)相連接；下層通道(3)的另一端與共面波導信號線相連接；在電感線圈(4)下方的下層通道(3)上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁式η型連續(xù)可重構(gòu)微波帶通濾波器，其特征在于:所述MEMS懸臂梁(6)的一端通過錨區(qū)固定在共面波導地線上而另一端處于自由狀態(tài)；在MEMS懸臂梁(6)下方共面波導信號線和驅(qū)動電極(7)上覆蓋Si3N4絕緣介質(zhì)層(12)。
【文檔編號】H01P11/00GK103811834SQ201410052316
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張志強, 廖小平 申請人:東南大學