[发明专利]一种基于MEMS结构的可调电容

说明书

本发明涉及一种基于MEMS结构的可调电容，包括下极板A，活动极板B、上极板C、固定装置D和连接线导体E，固定装置D的下端与下极板A固定连接，固定装置D的上端与上极板C固定连接，活动极板B的中部设置有配合固定装置D且能自由平行移动的结构B4,活动极板B通过结构B4固定在于固定装置D中部，并且活动极板B可沿固定装置D进行上下移动；下极板A上设置有下电极A1,活动极板B上设置有活动电极B1,调整电极B2；下电极A1与活动电极B1组成单元电容；上极板C上设置有上电极C1、调整电极C2；本发明不仅具备高Q值，同时还具备高耐电压、耐电流的能力。

技术领域

本发明属于电容器件技术领域，具体涉及一种基于MEMS结构的可调电容。

背景技术

现有射频电路应用中，经常需要使同一射频电路工作在不同的工作频段，由于射频电路工作在不同的频段时其对应的匹配电路的电容容值需要做相应的调整，才能获得最佳的射频性能，因此为了使射频电路工作在不同的频段，需要对射频电路中匹配电容的参数值进行调整，在这一类射频电路中采用可调电容是最合适的设计方案，现有可调电容实现的方式有四种：第一种是用变容二极管实现电容的可调，通过调整变容二极管的偏置电压值可实现变容二极管电容值的调整，然而采用变容二极管存在的问题是其耐压值比较低，只能应用在小功率射频电路中，不能满足射频大功率放大器中大功率高耐压的要求；第二种可调电容的实现方案是采用机械可变电容，通过调整电容上、下极板的机械尺寸或者间距来调整电容的容值，采用纯机械结构实现的可调电容方案存在的问题是，可调电容的体积比较大、电容的可调步进和可调范围有限、不能实现实时可调等不足；第三种可调电容的实现方案是采用由多组电容串联或者并联，并在串、并联线路中间串上射频开关，通过控制射频开关的通断来实现不同串联或者并联电容的组合，方案三的缺点是由于可调电容需要高耐压和耐流值，因此对应的开关也需要选用大功率的开关，其对应的成本偏高，同时开关会带来额外的损耗影响效率，另外方案三的可调范围和可调步进固定死了不能变化，或者不能任意变化可调，方案四是采用介质开关型MEMS电容，通常触点臂为电容的一端，当电路应用有较高直流偏置时，触点臂与电容另一端会产生静电引力，给开关电容开启带来困难；同时，由于触点弯曲、形变使得闭合时电容相对减小。针对以上各种可调电容存在的问题，开发出一款容值步进任意可调，同时具备高Q值、高耐压值、小体积低成本的可调电容是一个值得深入研究的课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有可调电容的缺陷，提供一种具备高Q值、高耐压值、小体积、低成本的可调电容。

为此，本发明的构成是，包括下极板A，活动极板B、上极板C、固定装置D和连接线导体E，所述固定装置D的下端与下极板A固定连接，固定装置D的上端与上极板C固定连接，活动极板B通过结构B4安装于固定装置D上并且活动极板B能沿固定装置D进行上、下移动；

所述下极板A上设置有下电极A1,所述活动极板B上设置有活动电极B1,调整电极B2；

所述下电极A1与活动电极B1组成单元电容，且下电极A1和活动电极B1之间通过介质隔离；

所述上极板C上设置有上电极C1、调整电极C2；所述连接线导体E两端分别与上电极C1、活动电极B1电连接；

所述调整电极C2与调整电极B2组成调整单元，且调整电极C2和调整电极B2 之间通过介质隔离；

所述下电极A1在工作状态下一直加有工作电压，工作电压对活动电极B1产生静电吸引力，通过控制调整电极C2上所加可调电压来调节调整电极C2对调整电极 B2的静电吸引力，使活动极板B受下电极A1的吸引力与调整电极C2的吸引力的大小关系发生改变，从而使活动极板B沿固定装置D上、下移动调整电容的容值。

优选地，所述下电极A1与活动电极B1组成单元电容，所述下电极A1上设置有介质层A2用于隔离下电极A1和活动电极B1。