如何使用MEMS技術(shù)實現(xiàn)微波濾波器

　　濾波器作為一種選頻元件，用來抑制噪聲、選擇或限定RF/微波信號的頻段范圍，在許多RF/微波應(yīng)用中起著重要的作用。傳統(tǒng)的濾波器體積大、制造成本高并且不容易與單片集成電路集成，在毫米波頻段內(nèi)損耗大，而由微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域交叉融合而產(chǎn)生的MEMS 技術(shù)，具有小型化、多樣化以及可集成化的特點 。 MEMS 技術(shù)與RF技術(shù)的結(jié)合，即RF MEMS 技術(shù)，為新一代獨特的、高性能濾波器的實現(xiàn)提供了新的機(jī)遇。目前人們將 MEMS 技術(shù)運用到RF/微波濾波器的設(shè)計制造中，得到了高性能、小尺寸、重量輕，并且成本低的MEMS 濾波器。MEMS RF/ 微波濾波器可以用集總元件設(shè)計也可以用分布元件設(shè)計，它們可以利用各種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如微帶線、波導(dǎo)腔、共面波導(dǎo)等。當(dāng)然，它們也可以由多種制造工藝實現(xiàn)。

　　1、硅體微加工MEMS 濾波器

　　硅體微加工技術(shù)是通過對襯底硅的腐蝕加工來實現(xiàn)器件的立體結(jié)構(gòu)，并且常輔以Si-Si 晶片鍵合和Si-玻璃鍵合等手段。由于單晶硅有晶向的區(qū)分，可以用化學(xué)的方法（ 如用KOH） 實現(xiàn)很好的各向異性選擇性刻蝕，這是硅體微加工的基礎(chǔ)。硅體微加工技術(shù)可以方便地實現(xiàn)較大縱向尺寸的立體加工?；诠梵w微加工技術(shù)，人們實現(xiàn)了多種MEMS濾波器。

　　1.1、薄膜和微帶線濾波器

　　為了減小高頻段時來自于襯底的損耗，利用硅體微加工技術(shù)的乙二胺鄰苯二酚（ ethylenediamine pyrocatechol，EDP） 濕法刻蝕硅形成的腔體實現(xiàn)微帶線的懸空，S. V. Robertson 等人［2］ 制作了W波段（ 94.7 GHz） 耦合線帶通濾波器。濾波器的幾何圖形被制作在一個由薄膜支撐的傳輸線上，如圖1所示，傳輸線就相當(dāng)于懸浮在空氣介質(zhì)中，介質(zhì)損耗幾乎可以被忽略，且能避免遭受輻射和產(chǎn)生色散寄生效應(yīng)。該濾波器的通帶插損為3.6 dB，其中導(dǎo)體損耗是整個部件插損的主要組成部分。部件的相對帶寬為6.1%。與該技術(shù)類似，M. Chatras 等人［3］在高阻硅襯底上實現(xiàn)了中心頻率為30 GHz 的高性能帶通薄膜濾波器。薄膜下的硅用四甲基氫氧化氨（ tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH） 選擇性刻蝕。該濾波器插入損耗只有1.8 dB，并且易于集成到利用倒裝芯片技術(shù)的電路中。