[发明专利]基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种频段可切换的带通滤波器，主要应用在多频段调频通信等，属于RF MEMS(射频微电子机械系统)器件制造领域。

背景技术

基于RF MEMS技术的可调带通滤波器，由于其体积小、可集成性好、调节方便、比较好选择性，因此RF MEMS滤波器在远距离(卫星通信)通信及各种信号处理方面具有重要研究价值。近期RF MEMS滤波器的研究比较多，主要包括数字可调与模拟可调两种，数字可调滤波器的优点是它对偏置电压不敏感，不用考虑RF MEMS悬臂梁开关“吸合”效应，但需要大量RF MEMS悬臂梁开关构成开关组用于调节中心频带，这样会带来滤波器可靠性减低，插入损耗增加。例如A.Abbaspour等人在IEEE Trans.Microw.TheoryThch.发表关于RF MEMS数字可调滤波器论文，频率范围为6.5GHz-10GHz，其插入损耗在5.5dB左右,Isak等人于2010年在IEEE Trans.Microw.TheoryThch.发表关于RF MEMS数字可调滤波器论文，频率范围为12GHz-18GHz，其插入损耗在5dB左右。相比于数字可调滤波器，模拟可调滤波器中的RF MEMS悬臂梁开关电容更少，器件可靠性更好，但是对RF MEMS悬臂梁开关的加工工艺要求更高，同时可调范围小。例如H.T.Kim等人于1999年首次研制出模拟可调范围为4.2％的RF MEMS带通滤波器，之后该学者研究出了模拟可调范围为10％的RF MEMS带通滤波器，随后A.Abbaspour等人研究出了模拟可调范围为14％的RF MEMS带通滤波器，但这些滤波器的插入损耗都在3-4.5dB左右。

由于数字/模拟可调带通滤波器带内插入损耗较大、结构设计较为复杂、带外抑制性不够理想、可靠性不高等，目前难于达到在各种射频通信设备应用上的要求。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明设计是基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器，可以满足不同频段选频的要求。所设计的可切换带通滤波器实现了结构简单、设计方便、插入损耗小、带外抑制性好等特点。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器，包括输入短截线28、输出短截线29和带通滤波器，其特征在于：还包括输入RF MEMS悬臂梁开关、输出RF MEMS悬臂梁开关、加载直流偏置电压的电感和偏置电压触块，输入短截线28的输出端口通过输入RF MEMS悬臂梁开关与带通滤波器的输入端相连接，带通滤波器的输出端通过输出RF MEMS悬臂梁开关与输出短截线29的输入端口相连接；

所述的输入RF MEMS悬臂梁开关和输出RF MEMS悬臂梁开关的结构相同均包括开关梁20、绝缘层21、加载直流电压的金属层22、通过射频信号的金属层23和衬底24，输入RF MEMS悬臂梁开关和输出RF MEMS悬臂梁开关的加载直流电压的金属层22均与两个加载直流偏置电压的电感的一端一一对应相连，两个加载直流偏置电压的电感的另一端均与两个偏置电压触块一一对应相连，输入短截线28的输出端口与输入RF MEMS悬臂梁开关的开关梁20相连接，输入RF MEMS悬臂梁开关的通过射频信号的金属层23与带通滤波器的输入端相连接，带通滤波器的输出端与输出RF MEMS悬臂梁开关的通过射频信号的金属层23相连接，输出RF MEMS悬臂梁开关的开关梁20与输出短截线29的输入端口相连接。

其中，所述的基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器为多路滤波器结构，每一路基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器都由一个输入RF MEMS悬臂梁开关、一个输出RF MEMS悬臂梁开关和一个带通滤波器构成；每一路基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器的器件连接方式相同。

本发明相比背景技术具有如下优点：

a)可集成化，若采用PIN或FET开关设计，则难于实现开关滤波器整体封装，难于集成；

b)开关高隔离度，采用RF MEMS开关在C-X波段可以实现30dB以上的隔离度；

c)结构简单、可靠性高，相对于数字/模拟可调RF MEMS滤波器，无需考虑开关电容比，设计结构简单，RF MEMS开关切换滤波器使用开关数量少，可靠性更高等特点。

附图说明

图1是基于RF MEMS技术频段可切换开关带通滤波器的结构示意图；

图2是图1所示1的放大图；

图3是半波长缺陷环谐振单元的结构示意图；