微波MEMS可重構(gòu)低通濾波器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、微波濾波器是微波無線通信系統(tǒng)中的重要元件之一，在多頻段、寬帶無線通信系統(tǒng)前端裝置和無線收發(fā)器中實現(xiàn)信道選擇，鏡像消除寄生濾波、雙工等重要的功能。射頻/微波微機(jī)械系統(tǒng)濾波器具有低損耗、高隔離、高線性度、體積小、易于和IC、MMIC電路集成等特點，可使傳統(tǒng)的射頻、微波、毫米波器件電路的結(jié)構(gòu)和特性發(fā)生根本性的變化。可重構(gòu)調(diào)濾波器可以減小多波段的模擬接收前端子系統(tǒng)的尺寸、抑制大的信號干擾及完成多個波段轉(zhuǎn)換，具有很好的高頻性能。 本論文在

2、RF/MW MEMS濾波器工作原理的基礎(chǔ)上，重點研究由MEMS元件構(gòu)成的微波頻段可重構(gòu)低通濾波器的設(shè)計、建模和制造工藝。首先從微波傳輸線理論，分形自相似理論上分析MEMS濾波器的設(shè)計原理，并在多觸點MEMS開關(guān)、可調(diào)電容、電感及CPW傳輸線基礎(chǔ)上進(jìn)行微波MEMS可重構(gòu)濾波技術(shù)的研究。并采用ADS、HFSS，ANSYS等軟件對電路和結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，優(yōu)化MEMS濾波器的設(shè)計結(jié)構(gòu)。然后設(shè)計了MEMS濾波器的版圖，采用適當(dāng)?shù)墓に?，在石英和高阻硅襯

3、底上進(jìn)行實現(xiàn)單片低通可調(diào)濾波器芯片設(shè)計與制備試驗。最后搭建試驗平臺，對試驗制備的樣片進(jìn)行測試分析。 本文研究取得的成果如下： 1．研究了石英和高阻硅襯底上的共平面波導(dǎo)傳輸線等效電感及低通濾波單元的性能，從理論上分析了低通濾波器單元的慢波傳輸因子對濾波性能的影響。 2．研究低通濾波單元結(jié)構(gòu)，提取低通濾波單元等效電路模型。對濾波單元等效電路模型進(jìn)行了擬合及優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計后的濾波器單元的紋波為1.0dB，帶外衰減可達(dá)到

4、50dB。 3．研究了分形自相似理論及其在可重構(gòu)濾波器設(shè)計中的應(yīng)用，對兩種結(jié)構(gòu)的濾波器原型運用了分形自相似理論進(jìn)行重構(gòu)。引入射頻微機(jī)械開關(guān)及可變電容來重構(gòu)兩個濾波單元，設(shè)計的可切換的濾波器截止頻率分別為8GHz和18GHz。 4．研究了開關(guān)線型MEMS濾波器中的接觸式開關(guān)進(jìn)行，設(shè)計制備的接觸式MEMS開關(guān)獲得了良好的隔離度和傳輸特性，為下一步進(jìn)行MEMS帶通濾波器的設(shè)計和研制打下了基礎(chǔ)。 初步測試結(jié)果證明，本文對