用于射频领域的MEMS无源LC滤波器设计研究

介绍了一种利用MEMS工艺实现的用于射频领域的无源LC低通滤波器的设计、仿真和制作.该低通滤波器(LPF)采用三阶Chebyshev最少电容原型结构,设计参数为一3dB带宽为3GHz,插入损耗小于2dB.基于MEMS无源元件(电容和电感)的集总物理模型,实现了对LPF实际性能的等效电路仿真,同时进行了版图和结构的验证.利用MEMS工艺实现的低通滤波器,其一3dB带宽和通带内插入损耗分别为2.925GHz和1.2dB(在1GHz下),制作工艺与标准CMOS工艺兼容.     

集成高性能嵌入式螺管电感和互感技术

采用微加工技术制造了可与集成电路工艺后端集成的嵌入式螺管型电感和互感器件。实现的器件具有悬空结构,大大抑制了衬底损耗。同时,器件结构嵌入硅衬底表面,与标准集成电路封装兼容。测试表明电感器件达到高的品质因数和自谐振频率,互感器件实现很宽频率范围内的高有效增益。力学性能分析和测试表明器件具有良好的抗冲击能力和热稳定性。所实现的电感和互感适合高性能射频集成电路(Radio-frequency integrated circuits, RFIC)的应用。     

一种DC～30 GHz并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究

介绍了一种适用于DC～30 GHz频率应用的并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究。利用低应力电镀Au桥膜作为上电极,实现了接触电极之间的Au-Au接触。使用Borofloat™玻璃作为衬底,内置射频信号与驱动电极旁路的隔离电阻,并且通过对上电极桥膜与CPW间距的优化设计,使其具有很低的插入损耗。所设计制造的并联接触式RF MEMS开关的下拉电压为60 V,上下电极的接触电阻为0.1 Ω。插入损耗为-0.03 dB@1 GH,-0.13 dB@10 GHz和-0.19 dB@20 GHz,在DC～30 GHz的频率范围内,其插入损耗都小于-0.5 dB;其隔离度为-47 dB@1 GHz,-30 dB@10 GHz和-25 dB@20 GHz,并且,其隔离度在DC～30 GHz的频率范围内都大于-23 dB。所设计的并联接触式RF MEMS开关适合于DC～30 GHz的频率范围内的应用,是一种宽应用频率范围的RF MEMS开关。     

Ku-波段MEMS单刀双掷开关的设计与模拟

利用Ku-波段MEMS单刀单掷膜开关和成熟的微带线技术设计了一种Ku-波段MEMS单刀双掷膜开关.模拟结果为阈值电压19V左右,工作于Ku-波段(8～12)GHz,在中心频率15GHz处,导通开关的插入损耗为-0.15dB,截止开关的隔离度为-33dB,开关的回波损耗为-27dB.     

低驱动电压两端固定"桥"式RF MEMS开关的研制

文中介绍了一低驱动电压接触式RF-MEMS开关,开关采取了两端固定的"桥式"结构,在桥与支撑点间采用折叠弯曲的铰链结构,而且紧靠中央信号线的旁边各有一个较大面积的电极,这些措施降低了开关的驱动电压.整个工艺采用表面微加工工艺.由实验测试可知:开关驱动电压11 V左右,与ANSYS模拟的值12 V基本一致,开关的S参数,在的范围内,插入损耗要小于-1 dB,在频段(≤5 GHz),开关的隔离度要优于-30 dB,在频段5～10 GHz,隔离度也要高于-20 dB.     

基于温控系统的太赫兹可调谐滤波器

集成太赫兹滤波器是实现集成太赫兹通信系统的基本器件之一,为了使太赫兹滤波器实现片上可调,提出了基于温控系统的太赫兹可调谐滤波器。相比于其他的太赫兹滤波器,提出的片上可调谐滤波器的调谐方法简单,尺寸小,可以很好地与其他太赫兹器件集成到晶片上。利用温控系统改变晶片的温度,再利用硅材料的热光效应改变折射率,使得微环耦合状态发生变化,从而让太赫兹滤波器的谐振峰发生漂移。在将加热片从30℃逐渐加温到90℃的过程中,太赫兹可调谐滤波器在180 GHz附近的谐振峰中心频率从180.453 GHz逐渐减小到180.224 GHz,变化范围为0.229 GHz,谐振深度从-68 dB逐渐变化为-44 dB,半高宽由原来的0.040 GHz逐渐变为0.246 GHz。     

服务于微电子产业的MEMS新技术

UV-LIGA技术是MEMS微细加工中一种非常重要的技术.结合厚胶工艺,可以利用金属电镀的方法制作出各种金属MEMS结构.UV-LIGA技术一方面由于其低温的特点可以很好的与后COMS工艺兼容,被用在片上集成高性能射频无源器件方面.另一方面,还可以将金属电镀工艺与硅微机械技术相结合,制作出用于圆片级测试的微机械探卡.文中主要介绍这种有产业前景的技术及其在器件制作上取得的成果.     

用于制备高机械可靠性RFMEMS开关的新型工艺

对介质桥串联接触式RF MEMS开关的制备工艺进行了研究.介绍了开关的结构,说明了采用常规制备工艺容易在桥膜上形成应力集中,严重影响开关的机械可靠性.通过改进工艺,提出了一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,获得了平坦的介质桥膜.最后,给出了完整的开关制备流程.与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,提高了开关的机械可靠性,成品率从10%提高到了95%,工作寿命从1 000次提高到了2.5×107次.此外,在23.3 V的驱动电压下,开关插入损耗＜0.55 dB＠DC-10 GHz,隔离度＞53.2 dB＠DC-10 GHz.结果表明该工艺可满足无线通讯对MEMS开关成品率、寿命和微波性能的要求.     

一种基于0.18 μm SiGe工艺的毫米波带通滤波器设计

毫米波带通滤波器的设计现在是一个热点,提出一个新颖的毫米波带通滤波器结构,并得以在0.18μm Si Ge工艺上实现。仿真结果表明,该滤波器带宽为20 GHz,插入损耗小于3 d B,回波损耗在带内好于10 d B。     

一种用于高机械可靠性RF MEMS开关制备的新型工艺

为提高介质桥串联接触式MEMS开关的工作寿命,本文改进了常规制备工艺,提出一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,以获得平坦的介质桥膜,制备得到高机械可靠性的开关。与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,成品率从10％提高到了95％,工作寿命从1000次提高到了2500万次。在23.3V的驱动电压下,开关插入损耗 0.55dB＠DC-10GHz,隔离度 53.2dB＠DC-10GHz。     

用IAD法制作的高密集型分波复合器滤光片的特性

随着高密集型分波复合器需要的不断增加,在光纤通讯领域中,光学薄膜滤光片已经成为了一个很关键的光学元件。在高密集分波复合器中,我们用ＩＡＤ方法制作了低损失、高稳定性的超窄带滤光片并在本文加以讨论。在湿度环境试验中,这种高堆积密度的光学薄膜显示了没有任何波漂。在温度环境试验中,它的热稳定性为０．００１２ｎｍ ／℃。在使用Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２,用于１００ＧＨｚ的滤色片的场合下,窄带滤色片的插入损失为０．３４ｄＢ。在使用Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２,用于２００ＧＨ２ 的滤色片的场合下,插入损失为０．１７ｄＢ,两者都显示了极好的分光光谱特性,甚至半宽为０．６６ｎｍ 的情况下,它们的截面ＳＥＭ 微结构显示了非晶结构,平坦的表面与界面。     

Broadband notch filter design for millimeter-wave plasma diagnostics

Notch filters are integrated in plasma diagnostic systems to protect millimeter-wave receivers from intensive stray radiation. Here we present a design of a notch filter with a center frequency of 140 GHz, a rejection bandwidth of ～900?MHz, and a typical insertion loss below 2 dB in the passband of ±9 GHz. The design is based on a fundamental rectangular waveguide with eight cylindrical cavities coupled by T-junction apertures formed as thin slits. Parameters that affect the notch performance such as physical lengths and conductor materials are discussed. The excited resonance mode in the cylindrical cavities is the fundamental TE(11). The performance of the constructed filter is measured using a vector network analyzer monitoring a total bandwidth of 30 GHz. We compare the measurements with numerical simulations.     

Design of UWB Band-pass Filters with GPS Band Rejection

This paper presents a compact Ultra-Wideband(UWB)band-pass filter using a high-pass filter and a low-pass one,and the resonator with lumped elements.The structure of our proposed band-pass filter is very simple and the Defected Ground Structure(DGS)structure is used to get the low-pass filter characteristics.This proposed band-pass filter can be much smaller than a cascaded type filter.As a result of simulation,the insertion loss is less than 0.3 dB throughout the pass-band of 2.2 GHz～10.6 GHz,while the return loss is more than 18 dB.And it has rejection level of 36 dB at GPS band.     

非连续线性啁啾取样布拉格光栅型多信道光纤滤波器的设计

介绍了一种基于取样布拉格光纤光栅获得多信道光纤滤波器的方法。通过设计一种非连续阶梯型啁啾取样的布拉格光栅结构,可以分别实现单个信道宽度为50,100和200GHz的光纤滤波器。光纤滤波器的每个信道的宽度几乎完全相同,具有平顶、峭沿和高透射率特点,相邻信道间隔离深度超过28dB,平均插入损失不超过0.1dB,3dB带宽内相位响应起伏在5～30ps。利用介绍的方法制作具有相应非连续线性啁啾系数的全息相位掩模板,易于制作,成本低,重复性好。通过改变相应的光纤光栅参数,可以实现不同信道宽度的,性能稳定、可重复性高的光纤滤波器,在高速光通信系统以及光互连中有着非常好的应用前景。     

一种立方棱镜带通滤光片的设计

提出了低偏振分离的立方棱镜带通滤光片的设计方法。为减小光在立方棱镜中s、p偏振光的偏振分离,采用三种材料来构成带通滤光片的反射镜,并采用不同折射率排列的反射镜结构构成嵌入式的多个带通滤光片,既提高了s、p偏振光的通带透射率,又减小了s、p偏振光在通带中的偏振分离和偏振位相差。通过改变反射镜的基本周期数和滤光片的周期数,可以调节滤光片的通带宽度和截止度,经膜厚优化,得到满意的设计结果。     

Designing and studying waveguide filters of terahertz and subterahertz frequency ranges

A unit for filtering terahertz and subterahertz electromagnetic radiation, based on using selective frequency properties of an evanescent waveguide and quasi-optical (optic-waveguide) methods for matching to the environment, are presented. The design of the filtering unit, radiated in a frequency band of 100 GHz to several terahertz, and the measurement results of the amplitude-frequency characteristics of test filters in a range of 100?C700 GHz, are given. The principle of the filter construction and design allows one to obtain a sharp and predicted transmission cutoff with an insignificant attenuation in the passband and a significant suppression of low-frequency radiation in the stop region. The experimentally measured attenuation is at a level of 6?C12 dB in the filter transmission band and at a level of 30?C60 dB out of the transmission band; in this case, the obtained result is determined by noises of the test setup. It is shown that the theoretical attenuation value beyond the passband may reach more than 60 dB, when the frequency is only 10% smaller than the critical one. The designed filter can be used for determining and studying spectra in the subterahertz and terahertz bands, especially in the cases, which call for a sharp spectral cutoff and exclusions of long-wave radiation components.     

基于双微环结构的MZI型波长交错滤波器

为了改善全光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)的传输特性,提出了一种基于双微环辅助型的MZI交叉复用器。根据其结构,利用信号流图推导出了该器件的输出表达式,并进行了数值模拟分析,得到了传输过程中的最佳结构参数。此外,还分析了耦合器耦合系数及传输损耗对该器件的影响。结果表明,改进后的MZI交叉复用器输出谱线更加接近方波,其25 dB截止带带宽和0.5 dB通透带带宽明显改善,其值分别为41.2 GHz和18.9 GHz。器件具有一定的抗偏差能力且传输损耗对滤波器消光特性的影响较小。     

基于OTA的线性模拟函数的实现

提出了一种基于OTA网络实现任意阶传输函数的通用方法。该方法先分解传输函数为两个低通函数,然后用基于OTA的基本模块以级联方式实现低通函数。文中详细研究了综合实现过程、基本模块的构成和电路实现及优化,并对4阶Butterworth带通滤波电路进行PSPICE仿真,仿真结果表明该方法正确可行。     

射频系统中MEMS谐振器和滤波器

介绍了目前国内外射频系统中所涉及的静电梳状谐振器、自由梁谐振器、薄膜声体波谐振器、腔结构谐振器、平行谐振器结构HF带通滤波器、折叠梁MF滤波器、分布传输线可调滤波器等MEMS谐振、滤波器件.对这些器件的结构原理、制造方法以及性能指标作了分析.把这些器件的性能指标和目前射频系统中谐振器、滤波器的性能要求进行比较,分析了这些器件的应用前景.最后,对基于MEMS技术的射频谐振器、滤波器发展作出展望.