[发明专利]面向物联网的硅基固支梁可重构SIW带通滤波器

说明书

本发明公开了一种面向物联网的硅基固支梁可重构SIW带通滤波器，包括SIW带通滤波器、转接结构(3)和MEMS固支梁结构。SIW带通滤波器包括相互级联的SIW谐振腔(9)，相邻的SIW谐振腔之间存在耦合窗口(14)，MEMS固支梁结构设置于耦合窗口中。在一些特定的需要控制无源滤波器通带中心频率频繁切换的电路中，本发明通过MEMS固支梁结构很好的避免了需要依靠增加滤波器数量去控制电路的问题，并且MEMS固支梁结构的闭合所需要的电压较小也基本不会影响电路的正常工作，能够有效地降低电路控制的功耗。MEMS固支梁(6)可以实现快速的DOWN态和UP态的转换，可以有效地实现微波电路中对滤波器滤波范围的控制。

技术领域

本发明属于微电子机械系统的技术领域，具体涉及一种面向物联网的硅基固支梁可重构SIW带通滤波器。

背景技术

当今社会物联网通信已经越来越发达，微波毫米波电路系统是物联网通信系统的重要组成部分，功能越来越复杂、电性能指标越来越高，与此同时其重量则越来越轻、体积越来越小；整个系统迅速向轻量化、小型化、多功能性、高可靠性和低成本方向发展。高性能、高成品率、低成本的微波毫米波技术在开发商业化的低成本微波毫米波宽带系统中起着举足轻重的作用，滤波器作为物联网通信中的关键器件，其性能的提升研究也越来越得到国内外学者的重视。

基片集成波导(SIW)的基本概念是利用基片的上下金属板和两排间隔一定距离的金属孔构成波导的金属壁，由于每排金属孔的相邻孔间距远小于波长，因此由缝隙泄漏的能量很小，这相当于内部填充了介质的矩形波导，所以能够用矩形普通波导实现的结构也都可以用基片集成波导来实现。另外，用硅制作的SIW器件可以很容易地与其他电路或者硅基器件集成。由于硅的介电常数相对于PCB(印刷电路板)或者LTCC衬底材料的介电常数高很多，所以硅基的SIW可以用在高频的器件上，并且可以有效地缩小器件的体积。

由MEMS固支梁所组成的可动结构是典型的开关元件，MEMS固支梁几乎不消耗直流电流，所以其在拥有高可靠性和卓越的线性度的同时还有低功耗的优点。将MEMS固支梁应用到滤波器的可重构研究中，不仅能够较容易地实现滤波器的可重构目标，也容易与硅基MEMS工艺相结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向物联网的硅基固支梁可重构SIW带通滤波器，在SIW带通滤波器的基础上添加MEMS固支梁开关，以达到控制SIW带通滤波器通断的目的，可以控制滤波器的工作动态。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种面向物联网的硅基固支梁可重构SIW带通滤波器，包括SIW带通滤波器和MEMS固支梁结构；

所述SIW带通滤波器包括SIW结构，SIW结构包括作为介质的硅衬底，硅衬底的上表面和下表面均电镀有金属层，所述硅衬底和金属层中穿设有金属通孔一，且相邻金属通孔一中心轴之间的距离小于两倍的金属通孔一直径的长度，位于硅衬底上表面和下表面的金属层相互对称平行；所述SIW结构通过金属通孔二分割成若干个SIW谐振腔，金属通孔二处于两排对称平行的金属通孔一之间，且金属通孔二与金属通孔一结构相同，相邻的SIW谐振腔之间未被金属通孔二占据的部分存在耦合窗口；

将耦合窗口所处位置两端的金属层移除，保留耦合窗口所处位置中部的金属层作为下金属层，且在金属层中移除耦合窗口两端的金属层后分别设置锚区，锚区与硅衬底固定连接；所述MEMS固支梁结构设置于耦合窗口中，所述MEMS固支梁结构包括MEMS固支梁，MEMS固支梁架设在锚区上，位于MEMS固支梁下侧的硅衬底上设有下拉电极，下拉电极位于锚区和下金属层之间，下拉电极包裹有氮化硅层，下金属层上包裹有二氧化硅层。

进一步的，还包括转接结构，转接结构为加载在微带线与SIW带通滤波器之间的转换结构，转接结构一端与微带线连接，转接结构另一端与SIW带通滤波器连接，转接结构与微带线连接的端口与微带线宽度相等，转接结构与SIW带通滤波器连接的端口的宽度采用的是与SIW带通滤波器特征阻抗值相同的微带线的宽度。