[發明專利]一種寬帶MEMS交指型濾波器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810333330.0
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108649301A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 歐毅;王彤
• 申請（專利權）人: 江蘇硅華電子科技有限公司
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所 32254
• 代理人: 黃蘇豫

本發明提供了一種寬帶MEMS交指型濾波器及其制備方法，該寬帶MEMS交指型濾波器包括硅片，所述硅片上設有至少一個用于形成接地通孔結構的棱錐臺形通孔，所述硅片上表面設有正面電極圖形，所述硅片左右兩側設有可互換的輸入輸出接口，在硅片下表面上與正面電極圖形相對應位置刻蝕有凹槽，凹槽深度為硅片厚度40?60%。通過在硅片背部刻蝕凹槽改變了相應的材料介電常數，影響電磁場分布，從而實現了較高的相對帶寬。還有本發明通過硅微機械加工工藝制備，體積小、損耗低、高性能、可批量制造，并且采用濕法腐蝕工藝刻蝕接地通孔，相對于干法刻蝕具有更低成本。

技術領域

本發明涉及無線通信硬件設備技術領域，尤其涉及一種寬帶MEMS交指型微波濾波器制備方法。

背景技術

微波濾波器是用來分離不同頻率微波信號的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號，使其不能通過濾波器, 只讓需要的信號通過。廣泛應用于微波通信、雷達、電子對抗及微波測量儀器中，在系統中用來控制信號的頻率響應，使有用的信號頻率分量幾乎無衰減地通過濾波器，而阻斷無用信號頻率分量的傳輸。濾波器根據工作頻帶的寬窄可分為窄帶和寬帶濾波器；按濾波器的傳輸線分類可分為微帶濾波器、交指型濾波器、同軸濾波器、波導濾波器、梳狀線腔濾波器、螺旋腔濾波器、小型集總參數濾波器等。隨著現代微波通信，尤其是衛星通信和移動通信的發展，系統對通道的選擇性越來越高，這對微波濾波器的設計提出了更高的要求，而微波濾波器作為通信系統中的重要部分，其性能的優劣往往決定了整個通信系統的質量。因此研究微波濾波器的性能指標和設計方法具有重要意義。其中，交指濾波器Q值較高、體積適中。在0.5～18GHz的頻率范圍內可實現5％～60％帶通濾波，廣泛應用于各種軍、民用電子產品。交指濾波器一般由金屬整體切割加工而成，結構牢固，性能穩定可靠。交指型濾波器是對平行耦合微帶線濾波器的一種改進，同樣是減小微帶濾波器占用的體積。具有以下優點：結構緊湊、可靠性高； 由于每個諧振器間的間隔較大，故公差要求較低，容易制造；由于諧振桿長近似等于1/4λ0，所以第二通帶中心在3ω0以上，其間不會有寄生響應。由于交指濾波器既可以做成印刷電路形式，又可以做成腔體結構，用較粗的桿做成自行支撐，而不用介質。因此，交指濾波器在電子系統，尤其是在通信技術及近代航空航天領域中被廣泛使用。 交指型微帶帶通濾波器的工作原理可以這樣解釋:將平行藕合微帶濾波器相鄰的兩個藕合線節從中點處切斷，并折迭起來，合并為一根藕合線節，將其一端短路接地，另一端開路，并保持相鄰兩級線節之間的藕合間隙不變，形成交指型結構。

近十多年來，隨著MEMS（微機電系統）工藝和MEMS器件的成熟，給微波濾波器的集成化注入了新的活力。與傳統的VLSI工藝相比，MEMS技術在不犧牲器件性能的前提下，可以實現微波無源器件的集成化。基于MEMS工藝的微波MEMS濾波器不僅具有優異的頻率選擇能力（高Q）和低的插入損耗，而且在體積上遠小于傳統微波濾波器，易于集成，為微波單片集成系統的實現奠定了良好的基礎，MEMS濾波器已成為國內外研究的熱點。

目前國內常規的MEMS硅基微帶濾波器，在相對帶寬較大時（>50%），為了實現較高的諧振器（交指）間耦合，需要減小諧振器之間的間距。而隨著此間距的減小，對器件的加工精度提出更高的要求，不利于器件的制備。同時，更大的相對帶寬情況下，有可能即使兩諧振器已經非常接近了，也不能實現相應的耦合強度，導致常規的微帶耦合形式無法實現大帶寬的濾波器。

因此，在現有技術的基礎上，仍需要設計一種在不需減小諧振器間距、不增加加工難度的情況下，可實現較高相的對帶寬的MEMS交指型濾波器。

發明內容

本發明提供的一種寬帶MEMS交指型濾波器的其制備方法，能夠針對現有技術的不足，解決現有技術中不易實現大相對帶寬的問題。