基于MEMS共面波导腔的带阻滤波器的设计

应用计算机辅助设计了一种基于共面波导结构的MEMS带阻滤波器.研究了微尺度电磁学、力学、温度等效应.利用ANSOF的HFSS软件模拟分析了滤波器的损耗参数,并应用ANSYS软件分析复合结构的热应力分布,得出了阻带中心频率在18GHz的MEMS带阻滤波器件,提供了一些有意义的理论分析及应用.     

一种新型MEMS可调滤波器的设计

提出了一种采用非均匀分布MEMS结构的可调滤波器设计方案。基于这种新型结构,讨论了一个中心频率为20GHz的二阶带通可调滤波器模型。通过HFSS对该二阶带通滤波器模型进行了全波分析。仿真结果表明:通过分别改变共面波导结构上方不同部分的MEMS电容高度,该滤波器中心频率在18.71~20.62GHz连续可调,相应的3dB带宽值为2.36GHz和2.94GHz。该滤波器9.5%的可调率相比于同类型均匀分布式滤波器的可调范围增加了大约18.6%(300MHz)。通过分析可知,采用非均匀分布MEMS结构的可调滤波器不仅结构更紧凑合理,而且获得了比均匀结构更大的调节范围,极大地增加了设计的灵活性。     

共面波导结构MEMS滤波器的设计

设计了一种基于共面波导结构的 MEMS 带阻滤波器。利用计算机软件 HFSS 模拟出滤波器的带阻中心频率约为 22 GHz、损耗 19.86 dB、阻带宽度为 5 GHz,而设计大小仅为 1 000 μm×1 100 μm×400 μm。只需改变设计参数,即可获取其它频段的带阻滤波器。该滤波器具有阻带高、插入损耗低、尺寸微小、加工容易等特点。在微尺寸条件下分析了滤波器结构的热应力特性,利用大型有限元软件 ANSYS 模拟表明在–50~+80℃的温度范围内,结构不会产生变形,表明了器件有良好的可靠性。     

基于MEMS的一种微机械滤波器的分析

介绍了一种自由梁微机械滤波器的组成及工作原理,采用连续系统的方法来分析该微机械滤波器的谐振器,推导了其弯曲振动模态下的谐振频率公式——Euler-Bernoulli方程。然后根据MEMS材料的特性和微系统表面微加工原理设计了一种共振频率为70 MHz的微机械滤波器工艺,并利用MEMS专业软件Coventor进行仿真分析,仿真结果与计算结果一致,验证了该工艺设计的可行性。     

新型传输零点可控的共面波导带通滤波器

提出了一种新型传输零点可控的共面波导(CPW)结构双模带通滤波器.该滤波器采用了新型的"王"字形共面波导谐振腔."王"字形共面波导谐振腔是由一段均匀阻抗线和两侧与之相连的"T"形枝节构成.调节谐振腔上下"T"形枝节的长度,可以改变谐振器的两个谐振模式之间的距离,从而灵活的调节了滤波器的带宽.调节"T"形枝节的长度还可以控制滤波器传输零点的位置,从而增强带外抑制.仿真与实测结果都表明该滤波器具有良好的性能:低插损,结构紧凑,易于加工制作,可以灵活的调节带宽和传输零点的位置.     

140 GHz MEMS矩形波导滤波器

设计并实现了一种采用微机械制造(MEMS)技术加工的D波段矩形波导膜片滤波器.采用有限元仿真软件HFSS分析了滤波器内腔镀膜厚度、粗糙度以及感性膜片厚度对滤波器主要性能的影响.采用MEMS深刻蚀工艺(DRIE)成功加工出了滤波器主体结构.通过完成结构深刻蚀、金属电镀和键合等关键工艺,首次制造出了D波段MEMS波导滤波器.样品测试结果为插入损耗0.4～0.7 dB,中心频率(140±3)GHz,带外抑制为≥18 dB,样品主要技术指标与设计值符合.     

采用单环微谐振器的光滤波器特性及其局限性

对采用单环微谐振器的光滤波器的特性进行了分析。在给出的传递函数和相关特性公式基础上，分析了出／入环光耦合系数与通带带宽和通带消光比间的关系，指出了它们之间、以及与自由谱范围间存在的相互约束；分析并给出了单环光滤波器的通带带宽比例，带宽比例值不依赖于任何器件结构参数，是限制单环微谐振器作为实用光滤波器的主要因素；分析了存在于微环中光的损耗对单环光滤波器输出的影响，小的光损耗即会导致滤波响应的巨大衰减，大的光损耗则更是会导致带宽的展宽和带宽比例值的增大。     

一种新型复合结构的四分之一波长带通滤波器

提出了一种基于共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)和微带线复合结构的四分之一波长带通滤波器(Bandpass Filter,BPF)。该带通滤波器由两个终端开路的T形微带馈线结构和四个交叉耦合的四分之一波长CPW谐振器组成。通过仿真优化得到其特性曲线图,并分析比较了不同参数对其滤波性能的影响。仿真结果表明,该带通滤波器在其2.97～3.03 GHz的通带内的最小插损低于0.4dB,回波损耗大于30dB,同时其带外衰减都大于25dB。这种滤波器结构紧凑,尺寸小,性能好,可应用于很多微波系统中。     

新型双模介质波导滤波器

为满足5G基站射频前端的要求,提出了一种新型双模介质波导滤波器.在表面镀银的介质填充波导腔里设置两个盲孔和一个耦合槽,可有效控制一对TE201奇偶模.应用上述结构,设计了一个单腔双模滤波器、一个三腔四阶滤波器和一个六腔七阶滤波器.仿真和测试结果表明,在同样阶数下,引入一个双模谐振器能够有效减小滤波器体积:二阶滤波器体积...     

无线通信领域超宽带滤波器的现状和发展趋势

超宽带滤波器带宽极宽可实现高速数据传输,在超宽带无线通信的普及中起着极其关键的作用,具有广阔的 应用和发展前景。本文回顾了超宽带技术的发展历程,概括了国内外关于超宽带滤波器的最新研究成果,从设计实现 方法和电路特点入手,对各类UWB 滤波器进行了具体分析,并就超宽带滤波器的发展趋势进行简要说明,介绍了三种 设计方法,为今后实现性能更优的超宽带滤波器提供了一定的理论依据。     

微机械共面波导腔结构的微尺度效应研究

设计了复合基底的微机械共面波导腔结构的微机械微带传输线,研究了它的相关微尺度效应。利用修正相对介电常数法和准静态法分析了微结构金属表面的粗糙度带来的结构传输特性的变化。理论分析了复合基底的微尺度残余应力及其热敏电阻,表明它们对器件的性能影响不可忽视,需要在设计时候给予考虑。利用软件模拟结构的损耗特性,比较了不同粗糙度下的传输性能参数。这些研究方法及其结论为传输线的相关微尺度领域提供了分析基础。     

Characterisation and modelling of mitered coplanar waveguide bends on silicon substrate

Mitered coplanar waveguide (CPW) bends are cascaded to form meandered CPW lines. Test samples are fabricated and characterised. In this article a compact, CAD-oriented semi-empirical equivalent circuit model is presented. The validity of the model is verified by comparing it with the experimental and simulation results. It is demonstrated that a meandered CPW with mitered bends has higher characteristic impedance and lesser loss when compared to straight CPWs.     

Design of dual-band bandpass coplanar waveguide filter

Several recent applications in communications require filters that can operate in two or more frequency bands. The aim of this article is to exploit the advantages of coplanar waveguides (CPWs) to design a dual-band bandpass coplanar waveguide filter (DBBPF). Starting from the prototype of a two pole Chebyshev low pass filter, two frequency transformations are applied to generate the DBBPF's lumped equivalent circuit. These circuits are then implemented using compact CPW series-connected resonators patterned in the centre conductor. The designed filter operates at the two frequency bands centred at 1.7 GHz and 2.7 GHz. Measured results are obtained and compared to HFSS-simulated results with very good agreement.     

基于缺陷地结构的新型共面波导低通滤波器

提出了一种结构较独特的共面波导低通滤波器。为了减小通带内波纹、提高高频阻带抑制,叉指电容周期性加载共面波导结构被调整为非周期性结构,同时在共面波导的接地面上蚀刻了长方形缺陷地结构。基于上述方案设计制作了低通滤波器原形器件。仿真和测试结果表明:该滤波器的带外抑制至少增加了15.00dB,带内波纹显著变小(<1.25dB),通带内最大传输损耗为1.10dB。     

基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS 对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm 的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。     

翘板式射频MEMS开关的研究

提出了一种新型的翘板式静电射频微系统开关,给出了理论模拟,结构分析结果和工艺制作方法。该结构采用了5μm厚的无应力单晶硅作为开关的可动部分,可以缓解薄膜应力变形。翘板式结构解决了传统静电设计中动作力弱的问题,并且通过调整支点解决了开关回复力不可调的难题。利用该结构可以在保持高隔离度的同时使驱动电压降低,有限元理论模拟驱动电压为5~10V;采用翘板式结构增加了开关的使用周期,而且结构自身具有单刀双掷特点,可以直接应用于高频通信的频道选择。给出了开关共面波导传输线的测试结果和设计讨论。     

Design and fabrication of a new micromachined interdigital coplanar waveguide

In this paper, a new micromachined interdigital coplanar waveguide (CPW) structure has been developed and its characteristics have been studied as a function of transmission line parameters. In interdigital CPW, the ground conductor is thickened by micromachining techniques which is helpful for reducing the interference between the adjacent center conductors while microwave transmits along it. Within the frequency range from 5 to 20 GHz, the return loss of this structure has two minimal values whose positions change with the structural parameters. The relative bandwidths reached 23.5% and 9.97% at 8.3 and 16.55 GHz while the insertion losses are about 0.33 and 0.5 dB/cm, respectively. The interdigital CPW is useful for designing bandpass filter and phase shifter and minimizing the whole size of microelectromechanical system (MEMS) devices.