本發(fā)明涉及射頻微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)帶阻濾波器。

背景技術(shù)：

濾波器是通信系統(tǒng)的核心部件，帶阻濾波器(bandstop filters，簡(jiǎn)稱BSF)是指能通過大多數(shù)頻率分量，但將某些范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器?？烧{(diào)帶阻濾波器能夠代替多個(gè)非可調(diào)帶阻濾波器功能，大幅降低系統(tǒng)成本，基于的MEMS技術(shù)的共面波導(dǎo)可調(diào)帶阻濾波器具有低成本、小尺寸、易于集成的優(yōu)勢(shì)，是國(guó)際通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)可調(diào)帶阻濾波器是通過改變MEMS開關(guān)梁高度實(shí)現(xiàn)諧振器諧振頻率的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)濾波器中心頻率可調(diào)，這樣設(shè)計(jì)造成：中心頻率的調(diào)節(jié)精度隨著使用次數(shù)的增加，急劇降低，濾波器工作的可靠性較低。這主要是因?yàn)椋篗EMS開關(guān)高度的調(diào)節(jié)是通過開關(guān)梁的變形實(shí)現(xiàn)的，多次調(diào)節(jié)后，開關(guān)梁容易產(chǎn)生疲勞，開關(guān)梁的高度定位精度急劇下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種可調(diào)帶阻濾波器，提高中心頻率調(diào)節(jié)的精度，以提高濾波器的可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種可調(diào)帶阻濾波器，技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例公開的一種可調(diào)帶阻濾波器，包括金屬層、襯底和諧振器單元；

所述金屬層覆蓋在所述襯底上，所述金屬層上設(shè)有兩條第一縫隙線，兩條所述第一縫隙線將所述金屬層分割成信號(hào)線和兩個(gè)分別位于所述信號(hào)線兩側(cè)的地線；

所述可調(diào)帶阻濾波器關(guān)于所述信號(hào)線的橫向中心線對(duì)稱；

所述諧振器單元包括設(shè)置在同一地線上的縫隙環(huán)、連接縫隙線、子縫隙線、MEMS開關(guān)；多個(gè)縫隙環(huán)沿所述第一縫隙線的延伸方向間隔分布且依次通過連接縫隙線連通，每相鄰兩個(gè)縫隙環(huán)之間設(shè)有一個(gè)MEMS開關(guān)，所述MEMS開關(guān)包括第一橋墩、第二橋墩、第一接觸體、第二接觸體、開關(guān)梁、兩個(gè)外置電極、兩根高阻偏置線，第一橋墩第一端和第二橋墩第一端分別固定在所述開關(guān)梁兩端，第一接觸體和第二接觸體均固定在所述開關(guān)梁中部，所述第一橋墩、第二橋墩、第一接觸體、第二接觸體位于所述開關(guān)梁同一側(cè)；每個(gè)縫隙環(huán)內(nèi)均設(shè)有子縫隙線，以使在所述縫隙環(huán)內(nèi)切分出第一孤島和與所述縫隙環(huán)上MEMS開關(guān)一一對(duì)應(yīng)的第二孤島；所述第一橋墩第二端、第二橋墩第二端分別固定在相鄰兩個(gè)縫隙環(huán)內(nèi)的兩個(gè)第一孤島上，所述開關(guān)梁橫跨在相鄰的兩個(gè)縫隙環(huán)內(nèi)對(duì)應(yīng)的第二孤島以及該兩個(gè)縫隙環(huán)之間的連接縫隙線上；所述第一接觸體、第二接觸體在所述金屬層上的投影位于所述連接縫隙線兩側(cè)；第一孤島通過一根高阻偏置線與一個(gè)外置電極連接；第二孤島通過另一根高阻偏置線與另一個(gè)外置電極連接；

所述諧振器單元中靠近信號(hào)輸入端的第一個(gè)縫隙環(huán)通過第二縫隙線與所述第一縫隙線連通。

優(yōu)選的，所述諧振器單元的數(shù)量為多個(gè)，且沿所述第一縫隙線延伸方向間隔設(shè)置；

任一相鄰的兩個(gè)所述諧振器單元之間間隔的等效電長(zhǎng)度為預(yù)設(shè)長(zhǎng)度。

優(yōu)選的，所述縫隙環(huán)為矩形縫隙環(huán)。

優(yōu)選的，所述襯底采用高阻硅、玻璃、氧化鋁、砷化鎵中的任一種制成。

優(yōu)選的，所述可調(diào)帶阻濾波器通過表面犧牲層工藝或體加工工藝制成。

優(yōu)選的，所述金屬層采用金、鋁、銅、硅鋁混合物、鈦合金、鉑金中的任一種制成。

優(yōu)選的，所述高阻偏置線由多塊方塊電阻串聯(lián)形成。

優(yōu)選的，所述高阻偏置線外側(cè)覆有氮化硅介質(zhì)層，以隔離所述高阻偏置線與所述金屬層。

綜上可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可調(diào)帶阻濾波器，信號(hào)分成兩路分量，分別從第一縫隙線和諧振器單元的縫隙環(huán)傳輸，然后再匯合，兩路之間產(chǎn)生相位差，形成諧振電路，從而實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的功能。通過外置電極控制MEMS開關(guān)對(duì)應(yīng)的第一孤島和第二孤島的壓差，使得第一接觸體和第二接觸體與地線接觸或分離，實(shí)現(xiàn)MEMS開關(guān)的通斷；通過控制諧振器單元的每個(gè)MEMS開關(guān)的通斷，可以改變信號(hào)分量在諧振器單元的縫隙環(huán)內(nèi)的傳輸路徑長(zhǎng)度，即改變兩路信號(hào)分量分別沿第一縫隙線和縫隙環(huán)傳輸?shù)南辔徊?，從而改變?yōu)V波器的中心頻率。由于是通過MEMS開關(guān)的通斷兩種狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)中心頻率可調(diào)的，相對(duì)于采用控制開關(guān)梁高度實(shí)現(xiàn)中心頻率可調(diào)的濾波器，提高了中心頻率調(diào)節(jié)的精度，保證了中心頻率調(diào)節(jié)精度的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高濾波器工作的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可調(diào)帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例未加載MEMS開關(guān)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示實(shí)施例的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中的C部放大圖；

圖5為圖1所示實(shí)施例的B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中的D部放大圖；

圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種可調(diào)帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可調(diào)帶阻濾波器，下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照?qǐng)D1和圖2，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可調(diào)帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示實(shí)施例未加載MEMS開關(guān)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，該可調(diào)帶阻濾波器，包括金屬層1、襯底2和諧振器單元3；

金屬層1覆蓋在襯底2上，金屬層1上設(shè)有兩條第一縫隙線4，這兩條第一縫隙線4將金屬層1分割成信號(hào)線5和兩個(gè)分別位于信號(hào)線5兩側(cè)的地線6；其中，襯底2采用高阻硅、玻璃、氧化鋁、砷化鎵中的任一種制成；金屬層1采用金、鋁、銅、硅鋁混合物、鈦合金、鉑金中的任一種制成。

可調(diào)帶阻濾波器關(guān)于信號(hào)線5的橫向中心線對(duì)稱；其中，橫向是指圖1中左右方向，與橫向垂直的方向?yàn)榭v向。

諧振器單元3包括設(shè)置在同一地線6上的縫隙環(huán)30、連接縫隙線31、子縫隙線32、MEMS開關(guān)33；多個(gè)縫隙環(huán)30沿第一縫隙線4的延伸方向間隔分布且依次通過連接縫隙線31連通，每相鄰兩個(gè)縫隙環(huán)30之間設(shè)有一個(gè)MEMS開關(guān)33。

參閱圖3、圖4、圖5、圖6，圖3示出的是圖1所示實(shí)施例的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出的是圖3中的C部放大圖；圖5為圖1所示實(shí)施例的B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出的是圖5中的D部放大圖，MEMS開關(guān)33包括第一橋墩330、第二橋墩331、第一接觸體332、第二接觸體333、開關(guān)梁334、兩個(gè)外置電極(圖中未示出)、兩根高阻偏置線(圖中未示出)，第一橋墩330第一端和第二橋墩331第一端分別固定在開關(guān)梁334兩端，第一接觸體332和第二接觸體333均固定在開關(guān)梁334中部，第一橋墩330、第二橋墩331、第一接觸體332、第二接觸體333位于開關(guān)梁334同一側(cè)；每個(gè)縫隙環(huán)30內(nèi)均設(shè)有子縫隙線30，以使在縫隙環(huán)30內(nèi)切分出第一孤島7和與縫隙環(huán)30上MEMS開關(guān)33一一對(duì)應(yīng)的第二孤島8；第一橋墩330第二端、第二橋墩331第二端分別固定在相鄰兩個(gè)縫隙環(huán)30內(nèi)的兩個(gè)第一孤島7上，開關(guān)梁334橫跨在相鄰的兩個(gè)縫隙環(huán)30內(nèi)對(duì)應(yīng)的第二孤島8上；第一接觸體332、第二接觸體333在金屬層1上的投影位于連接縫隙線31兩側(cè)；第一孤島7通過一根高阻偏置線與一個(gè)外置電極連接；第二孤島8通過另一根高阻偏置線與另一個(gè)外置電極連接；

具體的，如圖1所示，沿第一縫隙線4的延伸方向，諧振器單元3的第一個(gè)縫隙環(huán)30和最后一個(gè)縫隙環(huán)30，分別與一個(gè)MEMS開關(guān)對(duì)應(yīng)，在第一個(gè)縫隙環(huán)30和最后一個(gè)縫隙環(huán)30個(gè)分別設(shè)置一條子縫隙線32，這兩個(gè)縫隙環(huán)30內(nèi)的子縫隙線32分別將這兩個(gè)縫隙環(huán)30圍著的金屬層區(qū)域分割成一個(gè)第一孤島7和一個(gè)第二孤島8，而位于中間部位的縫隙環(huán)30分別與兩個(gè)MEMS開關(guān)對(duì)應(yīng)，其內(nèi)均設(shè)有兩個(gè)子縫隙線32，每個(gè)縫隙環(huán)30內(nèi)的兩個(gè)縫隙線32將對(duì)應(yīng)的縫隙環(huán)30內(nèi)的金屬層區(qū)域分割成一個(gè)第一孤島7和兩個(gè)分別位于該第一孤島7兩側(cè)的第二孤島8。

諧振器單元3中靠近信號(hào)輸入端的第一個(gè)縫隙環(huán)30通過第二縫隙線9與第一縫隙線4連通。

具體使用時(shí)，給第一孤島7和第二孤島8通過對(duì)應(yīng)的外置電極分別施加低電壓電位和高電壓電位，若通電可控制該第一孤島7和第二孤島8共同對(duì)應(yīng)的MEMS開關(guān)33處于閉合狀態(tài)，即該第一孤島7和第二孤島8之前存在壓差，使得該第二孤島8與對(duì)應(yīng)的MEMS開關(guān)33的開關(guān)梁334之間存在壓差，產(chǎn)生靜電力，在靜電力的吸合作用下，開關(guān)梁334朝向?qū)?yīng)的第二孤島8彎曲變形，最終使得第一接觸體332和第二接觸體333分別與對(duì)應(yīng)連接縫隙線31兩側(cè)的金屬層區(qū)域連接。這種情況下，該連接縫隙線31被阻斷，到達(dá)此處的信號(hào)分量無法通過傳播。

當(dāng)?shù)谝还聧u7和第二孤島8之間不存在壓差時(shí)，開關(guān)梁334處于自由狀態(tài)，該第一孤島7和第二孤島8共同對(duì)應(yīng)的MEMS開關(guān)33處于斷開狀態(tài)，到達(dá)此處的信號(hào)分量可以通過對(duì)應(yīng)連接縫隙線31傳播。

信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，沿第一縫隙線4傳輸，信號(hào)一路分量繼續(xù)沿第一縫隙線4傳輸，信號(hào)另一路分量由第二縫隙線9進(jìn)入縫隙環(huán)30傳輸，再由第二縫隙線9進(jìn)入第一縫隙線4，由于兩路的傳輸路徑長(zhǎng)度不同，存在相位差，因此，會(huì)產(chǎn)生諧振，從而實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的功能。

需要說明的是，每一次調(diào)整濾波器的中心頻率，對(duì)每個(gè)諧振器單元3都進(jìn)行同樣的操作。通過控制諧振器單元3的每個(gè)MEMS開關(guān)33處于閉合或斷開狀態(tài)，可改變信號(hào)在縫隙環(huán)內(nèi)的傳輸路徑長(zhǎng)度，從而可實(shí)現(xiàn)調(diào)整濾波器的中心頻率，例如，針對(duì)每個(gè)諧振器單元3，控制每個(gè)MEMS開關(guān)33處于斷開狀態(tài)，信號(hào)經(jīng)過縫隙環(huán)30的那一路分量可從諧振器單元3的所有縫隙環(huán)30內(nèi)傳輸，再經(jīng)由對(duì)應(yīng)的第二縫隙線9返回第一縫隙線4，此時(shí)，可確立一個(gè)中心頻率；此時(shí)，調(diào)整最后一個(gè)MEMS開關(guān)33處于閉合狀態(tài)，信號(hào)分量不在從最后一個(gè)縫隙環(huán)30傳輸，即改變了傳輸路徑長(zhǎng)度，確立另一個(gè)中心頻率，同理，可進(jìn)行其他中心頻率的調(diào)整。

如圖7所示，圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的一種可調(diào)帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1所示實(shí)施例的區(qū)別僅在于，諧振器單元3的數(shù)量為多個(gè)，且沿所述第一縫隙線4延伸方向間隔設(shè)置；

任一相鄰的兩個(gè)所述諧振器單元3之間間隔的等效電長(zhǎng)度為預(yù)設(shè)長(zhǎng)度。

具體實(shí)施時(shí)，可以將預(yù)設(shè)電長(zhǎng)度設(shè)置為90度。在諧振器單元3對(duì)應(yīng)的MEMS開關(guān)33全部處于斷開狀態(tài)時(shí)，諧振器單元3對(duì)應(yīng)一個(gè)固有頻率，該固有頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ₀，則設(shè)置兩個(gè)諧振器單元3之間的物理間隔即它們之間的傳輸線長(zhǎng)度為λ₀π/2。這樣設(shè)置是為了使本發(fā)明實(shí)施例能夠獲得更好的幅頻特性曲線，使幅頻特性曲線更具有矩形性。

縫隙環(huán)30呈矩形，當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，還可以將縫隙環(huán)31設(shè)置成橢圓形或圓形，具體采用什么形狀，在此不做進(jìn)一步限定。

本實(shí)施例中，可調(diào)帶阻濾波器通過表面犧牲層工藝或體加工工藝制成。

本實(shí)施例中，高阻偏置線由多塊方塊電阻串聯(lián)形成，高阻偏置線外側(cè)覆有氮化硅介質(zhì)層，以隔離所述高阻偏置線與金屬層1。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于裝置實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施方式中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，這里所稱得的存儲(chǔ)介質(zhì)，如：ROM/RAM、磁碟、光盤等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。