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共平面DGS结构用于MEMS可重构滤波技术研究

欧阳炜霞  
【摘要】: 可重构滤波器是雷达和现代多频带通信系统中的重要元件,MEMS可重构滤波器克服了传统可重构滤波器的缺点,具有低功耗、高隔离、低的插入损耗、体积小,以及可以实现各个通信部件的微型化和集成化等优点,可以提高信号处理速度和缩小整个雷达通信系统的功耗和体积,受到越来越广泛的关注。 缺陷接地结构(defcted ground structure,简称DGS)是在电磁带隙(EBG)结构的基础上发展起来的。它与电磁带隙结构一样,使特定频段内的电磁波不能在其中传输,有明显的禁带特性和慢波特性,本文将共平面DGS结构用于MEMS可重构滤波器的设计,得到的MEMS滤波器的尺寸小,带内插损小,带外抑制高,论文的主要工作有: 1.研究了共平面DGS结构,提出一种利用共平面DGS结构实现的MEMS低通滤波器,用高频仿真软件HFSS进行了仿真、提取等效电路模型,分析结构尺寸参数对MEMS低通滤波器特性的影响。 2.引入MEMS电容膜桥,设计了共平面DGS结构的MEMS可重构低通滤波器,经过仿真,得到的滤波器重构前后的截止频率为16.19GHz和19.71GHz,其带内插入损耗为1.18dB,带外衰减可达40dB。 3.采用铝硅膜桥表面微机械加工工艺,进行了流片加工,对关键技术如腐蚀工艺、牺牲层工艺进行重点研究,以保证器件的成功制作,根据DGS缺陷接地结构的慢波特性以及MEMS小尺寸的特性,得到的可重构低通滤波器尺寸大为减小,包括偏压线在内的尺寸为4.1mm×1.4mm。 4.初步测试结果得到MEMS可重构低通滤波器的特性,证明本文对硅基微波MEMS器件的设计合理,所采用的制备工艺切实可行。 本文为研究和设计面向下一代雷达系统、具有高性能、小尺寸、基于新颖的DGS结构的微波集成电路,提供理论基础和设计制作范例。


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