[发明专利]面向物联网硅基SIW带金属柱悬臂梁可重构带通滤波器

摘要

本发明公开了一种面向物联网的硅基SIW带金属柱悬臂梁可重构带通滤波器，包括SIW带通滤波器、转接结构(3)和带金属柱的MEMS悬臂梁结构。带金属柱的MEMS悬臂梁结构包括MEMS悬臂梁(6)，MEMS悬臂梁依靠锚区(7)的支持悬浮在硅衬底(1)之上，MEMS悬臂梁的下表面上设置有金属柱(11)，硅衬底对应金属柱的位置开设有孔(14)，且该孔(14)穿过硅衬底(1)上的氮化硅层(10)和上表面金属层(5)进入硅衬底(1)中。本发明只需要通过控制MEMS悬臂梁的状态就能够改变滤波器通带的中心频率，达到切换滤波器通带中心频率的目的，MEMS悬臂梁可以实现快速的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。

主权项

1.一种面向物联网的硅基SIW带金属柱悬臂梁可重构带通滤波器，其特征在于：包括SIW带通滤波器和MEMS悬臂梁结构；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(1)，硅衬底(1)的上表面和下表面均电镀有金属层(5)，所述硅衬底(1)和金属层(5)中穿设有金属通孔一(2)，且相邻金属通孔一(2)中心轴之间的距离小于两倍的金属通孔一(2)直径的长度，位于硅衬底(1)上表面和下表面的金属层(5)相互对称平行，且硅衬底(1)上表面的金属层(5)上设有氮化硅层(10)；所述SIW结构通过金属通孔二(13)分割成若干个SIW谐振腔(9)，金属通孔二(13)处于两排对称平行的金属通孔一(2)之间，且金属通孔一(2)与金属通孔二(13)结构相同；所述MEMS悬臂梁结构设置于SIW谐振腔(9)的氮化硅层(10)上，MEMS悬臂梁结构包括MEMS悬臂梁(6)，MEMS悬臂梁(6)的一端设有锚区(7)，MEMS悬臂梁(6)通过锚区(7)架设在硅衬底(1)的氮化硅层(10)上，且锚区(7)与氮化硅层(10)固定连接；MEMS悬臂梁(6)的下表面上设置有直径为200μm、长度为24μm的金属柱(11)，且所述硅衬底(1)对应金属柱(11)的位置开设有直径为202μm、深度为24μm的孔(14)，孔(14)穿过硅衬底(1)上的氮化硅层(10)和上表面金属层(5)进入硅衬底(1)中，所述金属柱(11)伸入孔(14)中；MEMS悬臂梁(6)下侧的氮化硅层(10)上设有下拉电极(8)，且下拉电极(8)上包裹有二氧化硅层(15)；硅基SIW带金属柱悬臂梁可重构带通滤波器中MEMS悬臂梁(6)依靠锚区(7)的支持悬浮在硅衬底(1)之上，金属柱(11)可以随着MEMS悬臂梁(6)上下移动，当下拉电极(8)上没有电压存在时，MEMS悬臂梁(6)不能被下拉，SIW带通滤波器保持原有的通带特性；当下拉电极(8)上有电压存在MEMS悬臂梁(6)被下拉时，金属柱(11)能够伸入孔(14)中，能够改变金属柱(11)与SIW谐振腔(9)的下表面金属层(5)之间形成的电容的大小，电容大小的改变会改变SIW谐振腔(9)的谐振频率，进而改变SIW带通滤波器的通带范围，实现SIW带通滤波器的可重构。