[发明专利]X波段三位MEMS可调带通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电子科学技术领域，涉及微波毫米波集成电路(MMIC)和微机电系统 (MEMS)，具体是指一种X波段可调带通滤波器。

背景技术

滤波器在微波通信、微波导航、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗领域的需求量不 断增大，对于通信系统而言，滤波器更是一种至关重要的射频器件。传统的可调滤波器一般 用YIG(钇铁石榴石)振荡器或固态可调电抗元件作为调谐元件。YIG振荡器Q值高，而且 有很宽的频率调谐范围，但是它的体积很大，功率消耗大(0.75-3W)，线性度不高 (IIP3≈23-26dBm)；固态可调电抗元件有很宽的频率调谐范围，体积也可以做得很小，但固 态可调电抗元件在微波、毫米波段损耗大，这是由于二极管的串联电阻大而造成的，另外固 态可调电抗元件的线性度也不够高。

基于MEMS技术的可调谐滤波器因为引入了MEMS开关或MEMS可变电抗元件，所以 与传统的可调滤波器相比，MEMS可调滤波器往往具有较小的体积、较低的功率损耗和插入 损耗、较高的Q值和线性度(IIP3＞40dBm)。MEMS可调滤波器按调谐方式可分为连续可调 型和数字可调型两类。连续可调型MEMS滤波器利用MEMS连续可调电抗元件实现，所以 滤波器中心频率连续可调。它的缺点是频率调谐范围受限，一般为5％-15％。数字可调型 MEMS滤波器利用MEMS数字可调电抗元件实现，所以只能实现有限个离散中心频率(带 宽)。但它的频率调谐范围大，一般为20％-60％。另外，数字可调型MEMS滤波器对偏置、 布朗噪声不敏感；滤波器的中心频率容易确定，而且温漂小。但目前已有的MEMS可调滤波 器所实现的可调中心频率点没有规律，没有明确的应用方向。Q值不够高，结构不紧凑导致 体积仍然难以满足雷达接收机、无线通信系统的要求。而且下拉电压过大(20V～80V)，难以 和电子通信系统兼容。

发明内容

本发明提供一种X波段三位MEMS可调滤波器，该滤波器可实现8个可调中心频率点， 具有插入损耗小、Q值大、结构紧凑体积小，而且下拉电压低的特点，可应用于各种X波段 通信设备中。

本发明技术方案如下：

一种X波段三位MEMS可调滤波器，如图1、2所示，包括集成于同一芯片上的两个输 入或输出端口、两个匹配电容网络C_M和两个LC谐振器；第一输入或输出端口通过第一匹配 电容网络C_M与第一LC谐振器相连；第二输入或输出端口通过第二匹配电容网络C_M与第二 LC谐振器相连；第一LC谐振器与第二LC谐振器耦合相连；整个滤波器相对于两个LC谐 振器的耦合中心线呈镜面对称结构。

所述输入或输出端口为渐变式微带线。

所述LC谐振器由一个正方形微带开口环和一个谐振电容网络C_L构成；其中，正方形微 带开口环的一端在水平方向上与匹配电容网络C_M相连、在垂直方向上与正方形微带开口环 另一端之间形成开口，开口中嵌入谐振电容网络C_L。

所述匹配电容网络C_M和谐振电容网络C_L的电路结构相同，包括三条并联支路，第一支 路由固定电容C₁₁和MEMS开关K₁串联，第二支路由固定电容C₂₁、C₂₂并联后与MEMS开 关K₂串联，第三支路由固定电容C₃₁、C₃₂、C₃₃并联后与MEMS开关K₃串联；第一直流偏 置电压Vb1施加于MEMS开关K₁上，第二直流偏置电压Vb2施加于MEMS开关K₂上，第 三直流偏置电压Vb3施加于MEMS开关K₃上。