[發明專利]一種基于共面波導的RF?MEMS可調濾波器

在審

• 申請號: 201710554860.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107395156A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 陳磊;王歡
• 申請（專利權）人: 池州睿成微電子有限公司
• 主分類號: H03H9/46
• 分類號: H03H9/46
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司31300
• 代理人: 董澤宇

技術領域

本發明涉及濾波器領域，特別涉及一種基于共面波導的RF-MEMS可調濾波器。

背景技術

在世界經濟全球化的推動下，以無線通信技術為核心的信息產業進入了蓬勃發展的階段。人們對于通信的需求越來越高，迫切地希望可以高效、便捷、準確地獲取信息。因此，對無線電終端的高集成度、多功能性、小型化、高穩定性、低功耗、低成本等方面的研宄成為通信技術的主要發展方向。功能的強大伴隨著通信系統復雜性的提高，無線收發端需要使用大量片外元件。然而，大量無源分離器件包括開關、濾波器、天線、可變電容、電感等卻成為系統小型化的阻礙，特別是高頻濾波器等器件，存在著高損耗、低可靠性、低射頻性能等弱點，限制了射頻器件的進一步發展所以急需采用新的技術來克服這些難點，來推動其發展。

MEMS作為一種可以實現從亞微米到亞毫米尺寸的加工技術，憑借其高精度、高可靠性等特點已在超大規模集成電路中進行應用。RF-MEMS器件具有低成本、重量輕和小體積等優點，可以有效地解決無源器件質量大、體積大的問題, RF-MEMS技術可以實現各個通訊部件的微型化和集成化，可以提高信號的處理速度和縮小通訊系統的功耗和體積。

RF-MEMS開關體積小，輕質量，對加速度不敏感，無直流功耗，可以在低成本的桂或者玻璃上制造，比砷化鎵工藝截止頻率高倍，在微波頻率有著優異的隔離度和插入損耗，與、二極管開關相比，開關具有很多優點：插入損耗低、隔離度高、線性度好、低功耗、微波特性好。RF MEMS開關性能突出，功能強大，在通信系統中應用廣泛，是雷達、電子對抗、通信等領域的重要控制單元。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提出一種基于共面波導的RF-MEMS可調濾波器，具有體積小、功耗低等特點，解決了現有濾波器低可靠性、低射頻性能等問題。

本發明的技術方案：

一種基于共面波導的RF-MEMS可調濾波器，包含帶通濾波器、RF-MEMS開關，所述帶通濾波器由兩端K倒相器及其中間的CPW傳輸線構成，所述RF-MEMS開關包含上極板、下級板和錨區，上極板呈凸起的橫梁狀，下級板是共面波導傳輸線的一部分，所述兩個錨區分別串接有一個固定的接地電容Ci，所述RF-MEMS開關所含的電容Cs模擬可調，所述RE-MEMS開關與帶通濾波器串聯。

進一步地，所述RF-MEMS開關為靜電力驅動型RF-MEMS開關。

進一步地，所述RF-MEMS開關所含的電容Cs的前三分之一模擬可調。

進一步地，所述兩個接地電容Ci由跨接在開關錨區兩側地線的空氣橋提供。

進一步地，所述CPW傳輸線的中間電路長度為ΦL0。

與現有技術相比，本發明的可調濾波器具有應用范圍廣、體積小的特點，易與其他微波組件集成，更滿足通訊系統小型化、高集成化的需求。

附圖說明

圖1為本發明一種模擬可調濾波器結構示意圖。

圖2為本發明一種模擬可調濾波器等效電路示意圖。

圖3為本發明一種模擬可調濾波器仿真結果。

圖4為本發明一種模擬可調濾波器加工測試結果。

圖5為本發明一種模擬可調濾波器電壓與通帶頻率測試對應表。

具體實施方式

下面結合附圖進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1：

一種基于共面波導的RF-MEMS可調濾波器，如圖1、2所示，包含帶通濾波器、RF-MEMS開關，所述帶通濾波器由兩端K倒相器及其中間的CPW傳輸線構成，所述RF-MEMS開關包含上極板、下級板和錨區，上極板呈凸起的橫梁狀，下級板是共面波導傳輸線的一部分，所述兩個錨區分別串接有一個固定的接地電容Ci，所述RF-MEMS開關所含的電容Cs模擬可調，所述RE-MEMS開關與帶通濾波器串聯，所述RF-MEMS開關為靜電力驅動型RF-MEMS開關，所述RF-MEMS開關所含的電容Cs的前三分之一模擬可調，所述兩個接地電容Ci由跨接在開關錨區兩側地線的空氣橋提供，所述CPW傳輸線的中間電路長度為ΦL0。

如圖3、4、5所示，開關在0壓時通帶頻率為26.25GHz，與設計的26.50GHz吻合較好,開關在8V左右下拉動作，此時通帶中心頻率調整至25.50GHz。由于測試時驅動電壓為手工旋轉讀數，故測試數據選點與仿真選擇有所偏差。測試時超過電壓12.5V后幵關即下拉截止，此時中心頻率為20.26GHz, 并未達到仿真設計的18.5GHz。整體分析，測試有效地驗證了設計的幵關可以較好地在模擬可調濾波器中應用。