[发明专利]频率可调的MEMS谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及射频微机电(RF MEMS)技术领域，更特别地，本发明涉及射频微机械谐振器件，特别是一种频率可调的MEMS谐振器。

背景技术

随着无线通信系统向着低功耗、小尺寸、多功能方向发展以及对系统集成度要求的提高，迫切需要开发新型的结构以取代传统的无线收发系统。射频谐振器件作为无线收发结构中的滤波以及频率参考器件，具有广泛的应用需求。目前应用最为广泛的射频谐振器件包括石英、陶瓷、表面声波(SAW)以及体声波(FBAR)器件，它们可以达到RF和IF滤波器所需的高Q值(500-10000)，但是它们都是片外(off-chip)分立元件，不利于系统集成以及小型化。而MEMS器件由于具有小尺寸、低成本、低功耗、高Q值、高线性度、与IC工艺集成等优点，被认为是取代传统片外分立元件最好的选择之一，为实现无线通信在小型化、低功耗、便携式设备方面的广泛应用提供了基础【1】。

为了适应未来无线通信系统对多频带、多功能、多模式的应用需求，需要选频器件自身具有良好的频率特性，降低结构的复杂性。而针对多频带的应用需求，通常需要组建谐振器阵列【2】或者滤波器阵列【3】，以实现单芯片系统，这样既增加了系统的复杂程度，又提高了成本，因此，需要开发新的结构满足多频带的应用需求。

对此，本发明提出了一种新型的频率可调的MEMS谐振器，利用该结构可以实现不同谐振频率的输出。通过改变微结构的个数、形状大小以及与驱动电极的相对位置，实现谐振器的不同频率输出。此外，通过增加电极个数，激励高阶振动模态，获得高频率输出，通过改变电极之间的连接方式，激励不同阶的谐振模态，获得不同阶数的谐振频率输出。利用本发明提供的这种谐振器，能够降低无线通信系统的复杂性，大幅度提高系统的集成度，从而进一步降低系统成本。

引用文献：

【1】C.T.-C.Nguyen，Vibrating RF MEMS overview：applications to wireless communications，in Proc.SPIE：Micromachin.Microfabric.Process Technol.，San Jose，CA，vol.5715，Jan.22-27，2005，pp.11-25.

【2】H.Chandrahalim and S.A.Bhave，Digitally-tunable MEMS filter using mechanically-coupled resonator array，in Proc.IEEE21st Int.Conf.Micro Electro Mech.Syst.(MEMS’08)，Jan.13-17，2008，pp.1020-1023.

【3】C.T.-C.Nguyen，MEMS technologies and devices for single-chip RF front-ends(invited)，Tech.Dig.，CICMT’06，Denver，Colorado，April25-26，2006.

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种新型的频率可调的MEMS谐振器，在不增加结构复杂性的情况下，实现多种不同频率输出。

为达到上述目的，本发明提出一种频率可调的MEMS谐振器，包括：

一谐振单元，为圆盘形、圆环形或对称多边形结构，其中心为振动位移节点，该谐振单元由一位于位移节点处的支撑锚点支撑，该谐振单元的表面设有多个微结构；

多个电极，其位于谐振单元的外围或上方，各电极之间有一间隙，各电极与谐振单元之间直接接触或有一间隙。

从上述技术方案可以看出，本发明的有益效果是：

1、本发明通过控制微结构的个数、位置、以及形状大小，实现了谐振频率的灵活调节，且在不减小器件尺寸的情况下，实现高频输出。

2、本发明通过简单的微结构设计以及电极互连，在不增加结构复杂度的情况下，实现了多种不同频率输出的谐振器，这些简单的结构单元将替代无线通信系统中的谐振器或滤波器阵列，可大大提高无线通信系统的集成度，降低系统的复杂性和制作成本。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1、图2、图3为本发明提出的频率可调的MEMS谐振器的结构示意图；

图4为圆盘形MEMS谐振器在对无微结构区域对应的电极施加激励时的结构示意图；