[發明專利]頻率可調的MEMS諧振器

有效

• 申請號: 201310306960.6
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103338022A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 駱偉;趙暉;袁泉;楊晉玲;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03H9/24
• 分類號: H03H9/24;H03H9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及射頻微機電(RF?MEMS)技術領域，更特別地，本發明涉及射頻微機械諧振器件，特別是一種頻率可調的MEMS諧振器。

背景技術

隨著無線通信系統向著低功耗、小尺寸、多功能方向發展以及對系統集成度要求的提高，迫切需要開發新型的結構以取代傳統的無線收發系統。射頻諧振器件作為無線收發結構中的濾波以及頻率參考器件，具有廣泛的應用需求。目前應用最為廣泛的射頻諧振器件包括石英、陶瓷、表面聲波(SAW)以及體聲波(FBAR)器件，它們可以達到RF和IF濾波器所需的高Q值(500-10000)，但是它們都是片外(off-chip)分立元件，不利于系統集成以及小型化。而MEMS器件由于具有小尺寸、低成本、低功耗、高Q值、高線性度、與IC工藝集成等優點，被認為是取代傳統片外分立元件最好的選擇之一，為實現無線通信在小型化、低功耗、便攜式設備方面的廣泛應用提供了基礎【1】。

為了適應未來無線通信系統對多頻帶、多功能、多模式的應用需求，需要選頻器件自身具有良好的頻率特性，降低結構的復雜性。而針對多頻帶的應用需求，通常需要組建諧振器陣列【2】或者濾波器陣列【3】，以實現單芯片系統，這樣既增加了系統的復雜程度，又提高了成本，因此，需要開發新的結構滿足多頻帶的應用需求。

對此，本發明提出了一種新型的頻率可調的MEMS諧振器，利用該結構可以實現不同諧振頻率的輸出。通過改變微結構的個數、形狀大小以及與驅動電極的相對位置，實現諧振器的不同頻率輸出。此外，通過增加電極個數，激勵高階振動模態，獲得高頻率輸出，通過改變電極之間的連接方式，激勵不同階的諧振模態，獲得不同階數的諧振頻率輸出。利用本發明提供的這種諧振器，能夠降低無線通信系統的復雜性，大幅度提高系統的集成度，從而進一步降低系統成本。

引用文獻：

【1】C.T.-C.Nguyen，Vibrating?RF?MEMS?overview：applications?to?wireless?communications，in?Proc.SPIE：Micromachin.Microfabric.Process?Technol.，San?Jose，CA，vol.5715，Jan.22-27，2005，pp.11-25.

【2】H.Chandrahalim?and?S.A.Bhave，Digitally-tunable?MEMS?filter?using?mechanically-coupled?resonator?array，in?Proc.IEEE21st?Int.Conf.Micro?Electro?Mech.Syst.(MEMS’08)，Jan.13-17，2008，pp.1020-1023.

【3】C.T.-C.Nguyen，MEMS?technologies?and?devices?for?single-chip?RF?front-ends(invited)，Tech.Dig.，CICMT’06，Denver，Colorado，April25-26，2006.

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是提出一種新型的頻率可調的MEMS諧振器，在不增加結構復雜性的情況下，實現多種不同頻率輸出。

為達到上述目的，本發明提出一種頻率可調的MEMS諧振器，包括：

一諧振單元，為圓盤形、圓環形或對稱多邊形結構，其中心為振動位移節點，該諧振單元由一位于位移節點處的支撐錨點支撐，該諧振單元的表面設有多個微結構；

多個電極，其位于諧振單元的外圍或上方，各電極之間有一間隙，各電極與諧振單元之間直接接觸或有一間隙。

從上述技術方案可以看出，本發明的有益效果是：

1、本發明通過控制微結構的個數、位置、以及形狀大小，實現了諧振頻率的靈活調節，且在不減小器件尺寸的情況下，實現高頻輸出。

2、本發明通過簡單的微結構設計以及電極互連，在不增加結構復雜度的情況下，實現了多種不同頻率輸出的諧振器，這些簡單的結構單元將替代無線通信系統中的諧振器或濾波器陣列，可大大提高無線通信系統的集成度，降低系統的復雜性和制作成本。

附圖說明

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合實施例及附圖，對本發明進一步詳細說明，其中：

圖1、圖2、圖3為本發明提出的頻率可調的MEMS諧振器的結構示意圖；

圖4為圓盤形MEMS諧振器在對無微結構區域對應的電極施加激勵時的結構示意圖；