微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器制造技术

本发明专利技术的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器利用一个较小电感量的平面螺旋电感和八个较小电容值的MIM电容实现了具有十六状态的中心频率和带宽的变化，从而突破了传统可重构带通滤波器中电感数量多且电感量较大的限制。通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容，构成π型微波带通滤波器；将四个由引线连接的MIM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容之间；四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；通过四个MEMS悬臂梁分别控制四个由引线连接的MIM电容是否与CPW地线相连接，实现该滤波器的可重构变化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器利用一个较小电感量的平面螺旋电感和八个较小电容值的MIM电容实现了具有十六状态的中心频率和带宽的变化，从而突破了传统可重构带通滤波器中电感数量多且电感量较大的限制。通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容，构成π型微波带通滤波器；将四个由引线连接的MIM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容之间；四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；通过四个MEMS悬臂梁分别控制四个由引线连接的MIM电容是否与CPW地线相连接，实现该滤波器的可重构变化。【专利说明】微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器
本专利技术提出了微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器，属于微电子机械系统(MEMS)的
。
技术介绍
滤波器是微波工程中最重要的器件之一。在无源滤波器的设计中，滤波器综合法/插入损耗法的应用最为广泛。这种方法包括以下几个步骤:设计具有预期通带特性的原型低通滤波器；根据指定的中心频率和/或频带边缘频率，将原型网络转化为所需滤波器的类型(低通、高通、带通或带阻);用集总和/或分布电路元件实现网络。然而，在该方法中从原型低通滤波器经过频率变换得到的带通滤波器，不仅需要电感的数量较多，而且电感的电感量较大，通常高达几十nH，而采用片上电感难以达到如此高的电感量。因此，在一些比较宽松的应用条件，可以采用简单的拓扑形式的带通滤波器，这极大地减小了电感的数量和电感量，从而减小了芯片面积以及由片上电感引起的寄生损耗。而MEMS技术是实现可重构带通滤波器的最佳选择。随着当今微型化可重构微波通信系统的日益发展，要求在设计可重构微波带通滤波器时需尽量采用数量少且数值小的片上平面电感和金属-绝缘层-金属(MIM)电容，特别是电感，以减小芯片面积和寄生损耗，并且能够实现十六状态的中心频率和带宽的改变。随着MEMS技术的快速发展，并对MEMS悬臂梁的深入研究，使基于MEMS技术实现上述功能的悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器成为可能。
技术实现思路
技术问题:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于MEMS技术的悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器，实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的改变，并且具有较小的芯片面积。技术方案:本专利技术通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到共面波导(CPW)信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容，从而构成了一个η型拓扑结构的微波带通滤波器；通过将四个由引线连接的MIM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的MM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；四条引线分别串联连接四个由引线连接的MIM电容，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；四个MEMS悬臂梁分别横跨在四条引线末端的凸点上方，其中MEMS悬臂梁的一端通过锚区固定在CPW地线上而另一端处于自由状态；在MEMS悬臂梁下方引线的附近有一个驱动电极；通过在一个或几个MEMS悬臂梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压，使得一个或几个MEMS悬臂梁与在其下方的凸点相接触，从而实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的改变。本专利技术的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器，在砷化镓衬底上面设有CPW，CPff的中间位置是CPW信号线，CPW信号线的两侧是CPW地线，平面螺旋电感位于该滤波器平面的中间，在平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MM电容和第二 MM电容以及两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容和第四MIM电容，构成π型拓扑结构形式的微波带通滤波器；四个由引线连接的第五MIM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容和第二 MIM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MM电容和第七MM电容、或第六MM电容和第八MIM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；四条引线分别串联连接四个由引线连接的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MIM电容，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；四个MEMS悬臂梁分别横跨在四条引线末端的凸点上方；在每个MEMS悬臂梁下方引线的附近放置一个驱动电极，该驱动电极通过一条连接线与CPW地线外侧的压焊块相连接；从而通过利用一个η型拓扑结构形式的微波带通滤波器以及四个MEMS悬臂梁是否接触引线上的凸点来分别控制四个由引线连接的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容是否与CPW地线相连接，实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和带宽的改变。平面螺旋电感的数量为I个且位于该可重构微波带通滤波器的中间部位；平面螺旋电感包括电感的线圈和下层通道两部分；平面螺旋电感的线圈架空在砷化镓衬底之上，而下层通道位于砷化镓衬底上；电感的线圈的外部接头与CPW信号线相连接而其内部接头与下层通道相连接；下层通道的另一端与CPW信号线相连接。所述的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容分别具有不同的电容值。MEMS悬臂梁的个数为4个；其中，每个MEMS悬臂梁的一端通过锚区固定在CPW地线上，而另一端处于自由状态。本专利技术的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容；通过将四个由引线连接的MIM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的MM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；四条引线分别串联连接四个由引线连接的第五MIM电容、第六MIM电容、第七MIM电容和第八MIM电容，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；四个MEMS悬臂梁分别横跨在四条引线末端的凸点上方，其中MEMS悬臂梁的一端通过锚区固定在CPW地线上而另一端处于自由状态悬臂梁下方引线的附近有一个驱动电极，在驱动电极上覆盖Si3N4绝缘介质层。当在四个MEMS悬臂梁和各自的驱动电极之间都不施加驱动电压时，四个MEMS悬臂梁均处于UP态，即每个MEMS悬臂梁均不与其下方引线的凸点相接触，此时四个由引线连接的MIM电容均不与CPW地线相连接，则在平面螺旋电感的左右两侧的并联MM电容大小均没有改变，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第一个状态的中心频率和带宽；当仅在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于：在砷化镓衬底（19）上面设有CPW（1），CPW（1）的中间位置是CPW信号线，CPW信号线的两侧是CPW地线，平面螺旋电感（2）位于该滤波器平面的中间，在平面螺旋电感（2）的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一MIM电容（3）和第二MIM电容（4）以及两个串联连接到CPW信号线的第三MIM电容（5）和第四MIM电容（6），构成π型拓扑结构形式的微波带通滤波器；四个由引线连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）对称放置在平面螺旋电感（2）的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一MIM电容（3）和第二MIM电容（4）之间，同时在平面螺旋电感（2）的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容（7）和第七MIM电容（9），或第六MIM电容（8）和第八MIM电容（10）沿CPW信号线的前后两侧对称放置；四条引线（12）分别串联连接四个由引线连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10），其中每条引线（12）的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点（13）；四个MEMS悬臂梁（14）分别横跨在四条引线（12）末端的凸点（13）上方；在每个MEMS悬臂梁（14）下方引线（12）的附近放置一个驱动电极（15），该驱动电极通过一条连接线（16）与CPW地线外侧的压焊块（17）相连接；在MEMS悬臂梁（14）下方驱动电极（15）上覆盖Si3N4绝缘介质层（11）；从而通过利用一个π型拓扑结构形式的微波带通滤波器以及四个MEMS悬臂梁（14）是否接触引线上的凸点来分别控制四个由引线连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）是否与CPW地线相连接，实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和带宽的改变。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，廖小平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32