一種可調帶阻濾波器的制造方法

一種可調帶阻濾波器的制造方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種可調帶阻濾波器，包括金屬層、襯底、諧振器單元、低壓外置電極和高阻偏置線；兩條第一縫隙線將金屬層分割成信號線和兩個分別位于信號線兩側的地線；可調帶阻濾波器關于信號線的橫向中心線對稱；諧振器單元包括：設置在同一側地線上多個縫隙環、多個縫隙連接線和多個集成開關單元；多個縫隙環沿第一縫隙線延伸方向間隔分布且依次通過縫隙連接線連通；集成開關單元包括第二縫隙線和MEMS開關；MEMS開關包括橋墩、懸臂梁、接觸體、高壓外置電極；諧振器單元的多個集成開關單元沿第一縫隙線延伸方向間隔設置。本發明實施例能夠實現帶阻濾波器的中心頻率可調，以及可作為直通傳輸線使用的功能，并能提高中心頻率調節的可靠性。
【專利說明】
一種可調帶阻濾波器
技術領域
[0001]本發明涉及射頻微機電系統技術領域，特別涉及一種可調帶阻濾波器。
【背景技術】
[0002]濾波器是通信系統的核心部件，帶阻濾波器(bandstopfilters，簡稱BSF)是指能通過大多數頻率分量，但將某些范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器。可調帶阻濾波器能夠代替多個非可調帶阻濾波器功能，大幅降低系統成本，基于的MEMS技術的共面波導可調帶阻濾波器具有低成本、小尺寸、易于集成的優勢，是國際通信領域的研究熱點。
[0003]傳統的共面波導可調帶阻濾波器是通過改變MEMS開關高度實現諧振器諧振頻率的改變，這樣設計造成:中心頻率的調節精度隨著使用次數的增加，急劇降低，濾波器工作的可靠性較低。這主要是因為:MEMS開關高度的調節是通過開關梁的變形實現的，多次調節后，開關梁容易產生疲勞，開關梁的高度定位精度急劇下降。同時，現有的可調濾波器只能作為濾波器使用，不能作為直通傳輸線使用，這樣給使用帶來很多不便。

【發明內容】

[0004]本發明實施例的目的在于提供一種可調帶阻濾波器，以實現帶阻濾波器的中心頻率可調，以及可作為直通傳輸線使用的功能，并能提高中心頻率調節的可靠性。
[0005]為達到上述目的，本發明實施例公開了一種可調帶阻濾波器，技術方案如下:
[0006]—種可調帶阻濾波器，包括金屬層、襯底、諧振器單元、低壓外置電極和高阻偏置線；
[0007]所述金屬層覆蓋在所述襯底上，所述金屬層上設有兩條第一縫隙線，所述兩條第一縫隙線將所述金屬層分割成信號線和兩個分別位于所述信號線兩側的地線；
[0008]所述可調帶阻濾波器關于所述信號線的橫向中心線對稱；
[0009]所述諧振器單元包括:設置在同一側地線上多個縫隙環、多個縫隙連接線和多個集成開關單元；
[0010]多個所述縫隙環沿所述第一縫隙線延伸方向間隔分布且依次通過縫隙連接線連通；
[0011]集成開關單元包括第二縫隙線和MEMS開關，所述第二縫隙線與靠近的第一縫隙線圍成孤島，第二縫隙線與任一縫隙連接線連通；
[0012]所述MEMS開關包括橋墩、懸臂梁、接觸體、高壓外置電極;橋墩的第一端和接觸體分別固定在懸臂梁同一側的兩端，橋墩的第二端固定在地線上，沿第一縫隙線延伸方向，懸臂梁橫跨所述第二縫隙線和孤島；
[0013]高壓外置電極通過高阻偏置線與所述孤島一一對應連接，低壓外置電極通過高阻偏置線與所述地線連接；
[0014]所述諧振器單元的多個集成開關單元沿第一縫隙線延伸方向間隔設置。
[0015]優選的，位于同一側地線上的諧振器單元的數量為多個，且沿第一縫隙線延伸方向依次間隔設置；
[0016]任一相鄰的兩個所述諧振器單元之間間隔的等效電長度均為預設電長度。
[0017]優選的，所述諧振器單元具有對稱結構，且對稱面與所述第一縫隙線延伸方向線垂直。
[0018]優選的，所述縫隙環為矩形縫隙環。
[0019]優選的，所述襯底為高阻硅、玻璃、氧化鋁、砷化鎵中的任一種。
[0020]優選的，所述可調帶阻濾波器通過表面犧牲層工藝或體加工工藝制成。
[0021]優選的，所述金屬層采用金、鋁、銅、硅鋁混合物、鈦合金、鉑金中的任一種制成。
[0022]優選的，所述高阻偏置線由多塊方塊電阻串聯形成。
[0023]優選的，所述高阻偏置線外側覆有氮化硅介質層，以隔離所述金屬層與所述高阻偏置線。
[0024]綜上可知，本發明實施例提供的一種可調帶阻濾波器，信號兩路分量分別從第一縫隙線和諧振器單元的縫隙環傳輸，產生相位差，形成諧振電路，諧振點為二分之一波長，從而實現帶阻濾波器的功能。通過高壓外置電極和低壓外置電極控制MEMS開關對應的地線和孤島的壓差，懸臂梁發生形變或恢復，使得接觸體與地線接觸或分離，實現MEMS開關的通斷。通過對多個集成開關單元的MEMS開關的組合控制，可以改變信號分量在縫隙環內的傳輸路徑長度，改變兩路信號分量的相位差，從而實現濾波器中心頻率的調整。當所有MEMS開關接觸體均與地線接觸時，信號分量不能進入縫隙環傳輸，此時，可實現直通傳輸線的功能。由于是通過控制接觸體與地線接觸或分離實現濾波器中心頻率的調節，相對于現有技術中通過控制MEMS開關的開關梁尚度實現中心頻率的調節，能夠提尚濾波器中心頻率調節的可靠性。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發明實施例提供的一種可調帶阻濾波器的結構示意圖；
[0027]圖2為圖1中未加載MEMS開關時的結構示意圖；
[0028]圖3為圖2中的A-A向剖視結構示意圖；
[0029]圖4為圖3中的B部放大圖；
[0030]圖5為本發明另一實施例提供的一種可調帶阻濾波器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]參照圖1-4，圖1示出的本發明實施例提供的一種可調帶阻濾波器的結構示意圖，圖2為圖1中未加載MEMS開關時的結構示意圖；圖3為圖2中的A-A向剖視結構示意圖；圖4為圖3中的B部放大圖。該可調帶阻濾波器包括金屬層1、襯底2、諧振器單元3、低壓外置電極4和高阻偏置線5;其中，襯底2為高阻硅、玻璃、氧化鋁、砷化鎵中的任一種，另外，金屬層I采用金、鋁、銅、硅鋁混合物、鈦合金、鉑金中的任一種制成，在此不做進一步限定。
[0033]金屬層I覆蓋在襯底2上，金屬層I上設有兩條第一縫隙線6，這兩條第一縫隙線6將金屬層I分割成信號線101和兩個分別位于該信號線101兩側的地線102;
[0034]可調帶阻濾波器關于信號線101的橫向中心線對稱;其中，橫向是指圖1中左右方向，與橫向垂直的方向為縱向。
[0035]諧振器單元3包括:設置在同一側地線102上多個縫隙環31、多個縫隙連接線32和多個集成開關單元33;多個縫隙環31沿第一縫隙線6延伸方向間隔分布且依次通過縫隙連接線32連通，連通之后用于傳輸信號分量；
[0036]需要說明的是，由于可調帶阻濾波器關于信號線101的橫向中心線對稱，所以諧振器單元3的數量至少為兩個，且對稱設置在兩側的地線102上。
[0037]集成開關單元33包括第二縫隙線331和MEMS開關332，第二縫隙線331與靠近的第一縫隙線6圍成孤島7，第二縫隙線331與任一縫隙連接線32連通；
[0038]MEMS開關332包括橋墩3321、懸臂梁3322、接觸體3323、高壓外置電極3324;橋墩3321的第一端和接觸體3323分別固定在懸臂梁3322同一側的兩端，橋墩3321的第二端固定在地線102上，沿第一縫隙線6延伸方向，懸臂梁3322橫跨第二縫隙線331和孤島7;
[0039]這里的MEMS開關332屬于懸臂梁3322開關，在地線102上通過第二縫隙線331切割出孤島7，是為了將地線102與孤島7斷開，具體實施時，當然也可以通過其他方式形成孤島7，例如，在懸臂梁3322的下方所對應的地線102上覆蓋一層氮化硅層，氮化硅層上設置一塊金屬片作為孤島7，在此不做限定。
[0040]高壓外置電極3324通過高阻偏置線5與孤島7—一對應連接，低壓外置電極4通過高阻偏置線5與地線102連接;諧振器單元3的多個集成開關單元33沿第一縫隙線6延伸方向間隔設置。具體實施時，諧振器單元3包括兩個集成開關單元33，兩個集成開關單元33沿第一縫隙線6延伸方向間隔設置，該兩個集成開關單元33對應的第二縫隙線331均與同一條縫隙連接線32連接。
[0041]需要說明的是，高壓外置電極3324和低壓外置電極4分別通過不同的高阻偏置線5，分別與孤島7和地線102連接，可對孤島7和地線102分別加載高電位電壓和低電位電壓，以使孤島7和地線102之間產生壓差，由于懸臂梁3322通過橋墩3321與地線102連接，使得懸臂梁3322與地線102之間也產生壓差。某一 MEMS開關332對應的孤島7與地線102存在壓差后，在孤島7與懸臂梁3322之間形成靜電力，在靜電力的吸附作用下，MEMS開關332的懸臂梁3322向下彎曲變形，使得接觸體3323與地線102接觸連接，即MEMS開關332閉合。此時，信號的分量無法通過該MEMS開關332對應的第二縫隙線331進入縫隙環31，當所有MEMS開關332的觸體均與地線102接觸連接時，信號的分量無法通過縫隙環31傳輸，全部MEMS開關332均處于閉合狀態，只能通過第一縫隙線6傳輸，此時，本發明實施例不具有濾波功能，只相當于傳輸信號的直通傳輸線。
[0042]信號傳輸時，若某個MEMS開關332的懸臂梁3322處于自由狀態時，接觸體3323未與地線102接觸連接，S卩MEMS開關332斷開，信號的部分分量通過該MEMS開關332對應的第二縫隙線331進入縫隙環31傳輸，MEMS開關332處于斷開狀態，通過縫隙環31傳輸的信號分量與通過第一縫隙線6傳輸的信號分量之間產生相位差，形成諧振，從而可實現濾波功能。通過調整多個MEMS開關332的閉合或斷開能夠改變信號的傳輸路徑長度，進而能夠改變相位差，從而能夠實現濾波器中心頻率的調整。
[0043]需要說明的是，每一次調整中心頻率或切換到傳輸線狀態時，需要針對每個諧振器單元3做相同的調整，即它們的全部MEMS開關332閉合或斷開狀態相同。例如，一個諧振器單元3的第一個MEMS開關332處于斷開，第二個MEMS開關332處于閉合，則其他諧振器單元3的第一個MEMS開關332和第二個MEMS開關332也需要相應地分別調整到斷開和閉合，具體實施時，可以將每個諧振器單元3聯動控制，即可同時對每個諧振器單元3做相同的操作，當然，不限于此。
[0044]綜上可知，本發明實施例提供的一種可調帶阻濾波器，信號分量分別從第一縫隙線6和諧振器單元3的縫隙環31傳輸，產生相位差，形成諧振電路，諧振點為二分之一波長，從而實現帶阻濾波器的功能。通過高壓外置電極和低壓外置電極4控制MEMS開關332對應的地線102和孤島7的壓差，懸臂梁3322發生形變或恢復，使得接觸體3323與地線102接觸或分離，實現MEMS開關332的閉合或斷開。通過對多個集成開關單元33的MEMS開關332的組合控制，可以改變信號分量在縫隙環31內的傳輸路徑長度，改變兩路信號分量的相位差，從而實現濾波器中心頻率的調整。當所有MEMS開關332接觸體3323均與地線102接觸時，信號分量不能進入縫隙環31傳輸，此時，可實現直通傳輸線的功能。由于是通過控制接觸體3323與地線102接觸或分離實現濾波器中心頻率的調節，相對于現有技術中通過控制MEMS開關的開關梁高度實現中心頻率的調節，能夠提高濾波器中心頻率調節的可靠性。
[0045]參照圖5，圖5為本發明另一實施例提供的一種可調帶阻濾波器結構示意圖，該實施例與圖1所示實施例不同之處僅在于:本實施例中，在同一側地線102上，設置多個諧振器單元3，這多個諧振器單元3沿第一縫隙線6延伸方向依次間隔設置;任一相鄰的兩個諧振器單元3之間間隔的等效電長度均為預設電長度。具體實施時，可以將預設電長度設置為90度。在諧振器單元3對應的MEMS開關332全部處于斷開時，諧振器單元3對應一個固有頻率，該固有頻率對應的波長為λ。，則設置兩個諧振器單元3之間的物理間隔即它們之間的傳輸線長度為λοπ/2。這樣設置是為了使本發明實施例能夠獲得更好的幅頻特性曲線，使其更具有矩形性。
[0046]本實施例中，諧振器單元3具有對稱結構，且對稱面與第一縫隙線6延伸方向線垂直，這樣設置可以提高濾波器的濾波性能。
[0047]本實施例中，縫隙環31為矩形縫隙環，當然，在其它實施例中，還可以將縫隙環31設置成橢圓形或圓形，具體采用什么形狀，在此不做進一步限定。
[0048]生產制造時，可調帶阻濾波器通過表面犧牲層工藝或體加工工藝制成。
[0049]具體實施時，為了降低高阻偏置線5中的電流，設置高阻偏置線5由多塊方塊電阻串聯形成，另外，高阻線的總電阻值為100?200kQ，具體的，高阻偏置線5外側覆有氮化硅介質層，以隔離金屬層I與高阻偏置線5。
[0050]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0051]本說明書中的各個實施例均采用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0052]本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施方式中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質中，這里所稱得的存儲介質，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0053]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種可調帶阻濾波器，其特征在于，包括金屬層、襯底、諧振器單元、低壓外置電極和高阻偏置線； 所述金屬層覆蓋在所述襯底上，所述金屬層上設有兩條第一縫隙線，所述兩條第一縫隙線將所述金屬層分割成信號線和兩個分別位于所述信號線兩側的地線； 所述可調帶阻濾波器關于所述信號線的橫向中心線對稱； 所述諧振器單元包括:設置在同一側地線上多個縫隙環、多個縫隙連接線和多個集成開關單元； 多個所述縫隙環沿所述第一縫隙線延伸方向間隔分布且依次通過縫隙連接線連通； 集成開關單元包括第二縫隙線和MEMS開關，所述第二縫隙線與靠近的第一縫隙線圍成孤島，第二縫隙線與任一縫隙連接線連通； 所述MEMS開關包括橋墩、懸臂梁、接觸體、高壓外置電極;橋墩的第一端和接觸體分別固定在懸臂梁同一側的兩端，橋墩的第二端固定在地線上，沿第一縫隙線延伸方向，懸臂梁橫跨所述第二縫隙線和孤島； 高壓外置電極通過高阻偏置線與所述孤島一一對應連接，低壓外置電極通過高阻偏置線與所述地線連接； 所述諧振器單元的多個集成開關單元沿第一縫隙線延伸方向間隔設置。2.根據權利要求1所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，位于同一側地線上的諧振器單元的數量為多個，且沿第一縫隙線延伸方向依次間隔設置； 任一相鄰的兩個所述諧振器單元之間間隔的等效電長度均為預設電長度。3.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述諧振器單元具有對稱結構，且對稱面與所述第一縫隙線延伸方向線垂直。4.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述縫隙環為矩形縫隙環。5.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述襯底為高阻硅、玻璃、氧化鋁、砷化鎵中的任一種。6.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述可調帶阻濾波器通過表面犧牲層工藝或體加工工藝制成。7.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述金屬層采用金、鋁、銅、硅鋁混合物、鈦合金、鉑金中的任一種制成。8.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述高阻偏置線由多塊方塊電阻串聯形成。9.根據權利要求1或2任一項所述的可調帶阻濾波器，其特征在于，所述高阻偏置線外側覆有氮化硅介質層，以隔離所述金屬層與所述高阻偏置線。
【文檔編號】H01P1/203GK105870555SQ201610462927
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】鄧中亮, 魏浩, 甘俊, 郭旭兵
【申請人】北京郵電大學