文档介绍：华东师范大学
硕士学位论文
微波MEMS可重构低通滤波器的设计与实现
姓名:蔡描
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:赖宗声
20070401
摘要微波滤波器是微波无线通信系统中的重要元件之一,在多频段、宽带无线通信系统前端装置和无线收发器中实现信道选择,镜像消除寄生滤波、双工等重要的功能。射频/微波微机械系统滤波器具有低损耗、高隔离、高线性度、体积小、易于和、电路集成等特点,可使传统的射频、微波、毫米波器件电路的结构和特性发生根本性的变化。可重构调滤波器可以减小多波段的模拟接收前端子系统的尺寸、抑制大的信号干扰及完成多个波段转换,具有很好的高频性能。本论文在/姗滤波器工作原理的基础上,重点研究由舵元件构成的微波频段可重构低通滤波器的设计、建模和制造工艺。首先从微波传输线理论,分形自相似理论上分析滤波器的设计原理,并在多触点开关、可调电容、电感及⒋湎呋∩辖形⒉∕芍毓孤瞬ḿ际醯难芯俊2⒉捎肁、,热砑缘缏泛徒峁菇蟹抡妫呕疢刚瞬ㄆ鞯纳杓平峁埂H缓笊杓屏滤波器的版图,采用适当的工艺,在石英和高阻硅衬底上进行实现单片低通可调滤波器芯片设计与制备试验。最后搭建试验平台,对试验制备的样片进行测试分析。本文研究取得的成果如下:芯苛耸⒑透咦韫璩牡咨系墓财矫娌ǖ即湎叩刃У绺屑暗屯瞬ǖ元的性能,从理论上分析了低通滤波器单元的慢波传输因子对滤波性能的影响。芯康屯瞬ǖピ=峁梗崛〉屯瞬ǖピ5刃У缏纺P汀6月瞬ǖピ等效电路模型进行了拟合及优化。优化设计后的滤波器单元的纹波为甇,带外衰减可达到。芯苛朔中巫韵嗨评砺奂捌湓诳芍毓孤瞬ㄆ魃杓浦械挠τ茫粤街纸峁的滤波器原型运用了分形自相似理论进行重构。引入射频微机械开关及可变电容来重构两个滤波单元,设计的可切换的滤波器截止频率分别为和芯苛丝9叵咝蚆瞬ㄆ髦械慕哟ナ娇9亟校杓浦票傅慕哟ナ开关获得了良好的隔离度和传输特性,为下一步进行带通滤波器的设计和研制打下了基础。初步测试结果证明,本文对硅基微波器件的设计是合理的,所选择的材料和制备工艺是比较切实可行的。关键词:微机械系统,共平面波导,可重构滤波器,多触点开关
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緎及咖垭峪简介第一章绪论砸骼及其加工技术射频微机电系统虺艻际是一项近十年来发展起来的集微电子和微机械优点的高新技术。蠸技术已深入到射频、微波、毫米波各个频段中,其突出的特点有:低损耗、高隔离、高线性度、体积小、易于和、姗电路集成等琑疢蝗衔J荕际醯囊桓鲋大突破,因为该技术有望将目前的寮兜奈尴呤辗⑵鞴辜芗晌5バ酒耐ㄐ畔统,可使传统的射频、微波、毫米波器件和电路的结构和特性发生根本性的变化。/峪与结合可制造出各种类型的高性能射频器件和系统,如低损耗的传输线、可调滤波器、天线和开关等。这种微型化、高集成度组件将有可能取代目前无线移动通信中以及相控阵天线中大量采用的、占系统很大空间的射频分立元件和组件。/姗衧器件、组件的开发和应用必然会对现代雷达和通信系统的发展产生深远的影响。可以预见世纪内将会得到广泛应用。庸ぜ际微机械加工技术是在工艺的基础上发展起来的,它的加工技术主要有三类:一是利用湎呱疃裙饪獭⑽⒌缰⑽⒅艿腖际酰缘鹿4恚欢蔷机械加工技术缥⑾傅缁鸹‥、超声波加工等匀毡疚4恚蝗窃诩傻路技术基础上发展起来的硅加工技术,以美国为代表。由于技术是技术的发展和拓宽,具有批量生产、成本低、易与电路集成制作等优点,目前已成为在硅加工技术中,体硅工艺发展最早最成熟,在微机械的研究中具有重要地位。体硅工艺的加工对象以硅单晶为主,包括对衬底的选择性刻蚀以形成器件薄膜。体硅可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀技术。湿法刻蚀是把衬底放进各向异性腐蚀溶液里,例如四甲基氢氧化铵庋趸蕉右叶等。由于它们对硅不同晶面的腐蚀速率不同,因此,选用合适的掩摸和晶向可使高宽比高达T缙诘腗棺枋窖沽Υǜ衅骱图铀俣却ǜ衅鞫祭昧烁飨蛞煨愿醇术,这种技术的优点是设备和工艺简单,缺点是工艺可靠性和重复性较差。—
/姗可调滤波技术表面微机械技术利用工艺缪趸⒗┥ⅰ⒐饪獭⒈∧こ粱,把的“机械”硕虼ǜ部分制作在淀积在硅晶体的表面膜缍嗑Ч琛⒌;璧上,然后使其