微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103812467 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103812467 A (21)申请号 201410053258.8 (22)申请日 2014.02.17 H03H 7/12(2006.01) H01P 1/20(2006.01) B81B 7/02(2006.01) (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市四牌楼 2 号 (72)发明人 张志强 廖小平 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 柏尚春 (54) 发明名称 微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤 波器 (57) 摘要 。

2、本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微 波带通滤波器利用一个较小电感量的平面螺旋电 感和八个较小电容值的 MIM 电容实现了具有十六 状态的中心频率和带宽的变化， 从而突破了传统 可重构带通滤波器中电感数量多且电感量较大的 限制。通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次 对称放置两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间 的 MIM 电容以及两个串联连接到 CPW 信号线的 MIM电容， 构成型微波带通滤波器 ； 将四个由引 线连接的 MIM 电容对称放置在平面螺旋电感的左 右两侧且位于两个并联连接到 CPW 信号线和地线 之间的 MIM 电容之间 ； 四个由引线连接的 MIM 电 容分别具有不同的。

3、电容值 ； 通过四个 MEMS 悬臂梁 分别控制四个由引线连接的 MIM 电容是否与 CPW 地线相连接， 实现该滤波器的可重构变化。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103812467 A CN 103812467 A 1/1 页 2 1. 一种微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 其特征在于 ： 在砷化镓衬底 （19） 上面设有 CPW（1） ， CPW（1） 的中间位置是 CPW 信号线， CPW 信号线的两侧是 C。

4、PW 地线， 平面螺旋电感 （2） 位于该滤波器平面的中间， 在平面螺旋电感 （2） 的左右两侧依次对称放 置两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM 电容 （3） 和第二 MIM 电容 （4） 以及两 个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM 电容 （5） 和第四 MIM 电容 （6） ， 构成 型拓扑结构形 式的微波带通滤波器 ； 四个由引线连接的第五 MIM 电容 （7） 、 第六 MIM 电容 （8） 、 第七 MIM 电 容 （9） 和第八 MIM 电容 （10） 对称放置在平面螺旋电感 （2） 的左右两侧且位于两个并联连 接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM。

5、 电容 （3） 和第二 MIM 电容 （4） 之间， 同时在平面螺 旋电感 （2） 的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五 MIM 电容 （7） 和第七 MIM 电容 （9） ， 或第六 MIM 电容 （8） 和第八 MIM 电容 （10） 沿 CPW 信号线的前后两侧对称放置 ； 四条引 线 （12） 分别串联连接四个由引线连接的第五 MIM 电容 （7） 、 第六 MIM 电容 （8） 、 第七 MIM 电 容 （9） 和第八 MIM 电容 （10） ， 其中每条引线 （12） 的一端与 CPW 信号线相连接， 而另一端靠 近 CPW 地线且在其末端上制作一个凸点 （13） ； 四个 。

6、MEMS 悬臂梁 （14） 分别横跨在四条引线 （12） 末端的凸点 （13） 上方 ； 在每个 MEMS 悬臂梁 （14） 下方引线 （12） 的附近放置一个驱动 电极 （15） ， 该驱动电极通过一条连接线 （16） 与 CPW 地线外侧的压焊块 （17） 相连接 ； 在 MEMS 悬臂梁 （14） 下方驱动电极 （15） 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 （11） ； 从而通过利用一个 型拓 扑结构形式的微波带通滤波器以及四个 MEMS 悬臂梁 （14） 是否接触引线上的凸点来分别控 制四个由引线连接的第五 MIM 电容 （7） 、 第六 MIM 电容 （8） 、 第七 MIM 电容 （9）。

7、 和第八 MIM 电 容 （10） 是否与 CPW 地线相连接， 实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和 带宽的改变。 2. 根据权利要求 1 所述的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 其特征在 于 ： 平面螺旋电感 （2） 的数量为1个且位于该可重构微波带通滤波器的中间部位 ； 平面螺旋 电感 （2） 包括电感的线圈 （2-2） 和下层通道 （2-1） 两部分 ； 平面螺旋电感的线圈 （2-2） 架空 在砷化镓衬底 （19） 之上， 而下层通道 （2-1） 位于砷化镓衬底 （19） 上 ； 电感的线圈 （2-2） 的 外部接头与 CPW 信号线相连接而其内部接头与下层通。

8、道 （2-1） 相连接 ； 下层通道 （2-1） 的 另一端与 CPW 信号线相连接。 3. 根据权利要求 1 所述的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 其特征在 于所述的第五 MIM 电容 （7） 、 第六 MIM 电容 （8） 、 第七 MIM 电容 （9） 和第八 MIM 电容 （10） 分 别具有不同的电容值。 4. 根据权利要求 1 所述的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 其特征在 于 ： MEMS 悬臂梁 （14） 的个数为 4 个 ； 其中， 每个 MEMS 悬臂梁的一端通过锚区固定在 CPW 地 线上， 而另一端处于自由状态。 权 利 要 求 书 CN 1。

9、03812467 A 2 1/8 页 3 微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器 技术领域 0001 本发明提出了微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 属于微电子机械 系统 （MEMS） 的技术领域。 背景技术 0002 滤波器是微波工程中最重要的器件之一。 在无源滤波器的设计中， 滤波器综合法/ 插入损耗法的应用最为广泛。这种方法包括以下几个步骤 ： 设计具有预期通带特性的原型 低通滤波器 ； 根据指定的中心频率和 / 或频带边缘频率， 将原型网络转化为所需滤波器的 类型 （低通、 高通、 带通或带阻） ； 用集总和 / 或分布电路元件实现网络。然而， 在该方法中从 原型低通滤波。

10、器经过频率变换得到的带通滤波器， 不仅需要电感的数量较多， 而且电感的 电感量较大， 通常高达几十 nH， 而采用片上电感难以达到如此高的电感量。因此， 在一些比 较宽松的应用条件， 可以采用简单的拓扑形式的带通滤波器， 这极大地减小了电感的数量 和电感量， 从而减小了芯片面积以及由片上电感引起的寄生损耗。而 MEMS 技术是实现可重 构带通滤波器的最佳选择。随着当今微型化可重构微波通信系统的日益发展， 要求在设计 可重构微波带通滤波器时需尽量采用数量少且数值小的片上平面电感和金属-绝缘层-金 属 （MIM） 电容， 特别是电感， 以减小芯片面积和寄生损耗， 并且能够实现十六状态的中心频 率和。

11、带宽的改变。随着 MEMS 技术的快速发展， 并对 MEMS 悬臂梁的深入研究， 使基于 MEMS 技术实现上述功能的悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器成为可能。 发明内容 0003 技术问题 ： 为了克服现有技术中存在的不足， 本发明提供了一种基于 MEMS 技术的 悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的 中心频率和带宽的改变， 并且具有较小的芯片面积。 0004 技术方案 ： 本发明通过在一个平面螺旋电感的左右两侧依次对称放置两个并联连 接到共面波导 （CPW） 信号线和地线之间的 MIM 电容以及两个串联连接到 CPW 信号线的 MIM 电容，。

12、 从而构成了一个 型拓扑结构的微波带通滤波器 ； 通过将四个由引线连接的 MIM 电 容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的 MIM 电容之间， 同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的 MIM 电容 沿CPW信号线的前后两侧对称放置 ； 这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值 ； 四条引线分别串联连接四个由引线连接的 MIM 电容， 其中每条引线的一端与 CPW 信号线相 连接， 而另一端靠近 CPW 地线且在其末端上制作一个凸点 ； 四个 MEMS 悬臂梁分别横跨在四 条引线末端的凸点上方， 其中MEMS悬臂梁的一端通过。

13、锚区固定在CPW地线上而另一端处于 自由状态 ； 在 MEMS 悬臂梁下方引线的附近有一个驱动电极 ； 通过在一个或几个 MEMS 悬臂 梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压， 使得一个或几个 MEMS 悬臂梁与在其下方的凸点 相接触， 从而实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的改变。 0005 本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器， 在砷化镓衬底上面设 说 明 书 CN 103812467 A 3 2/8 页 4 有 CPW， CPW 的中间位置是 CPW 信号线， CPW 信号线的两侧是 CPW 地线， 平面螺旋电感位于 该滤波器平面的中间， 在平面螺旋电感的。

14、左右两侧依次对称放置两个并联连接到 CPW 信号 线和地线之间的第一 MIM 电容和第二 MIM 电容以及两个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM 电容和第四 MIM 电容， 构成 型拓扑结构形式的微波带通滤波器 ； 四个由引线连接的第五 MIM 电容、 第六 MIM 电容、 第七 MIM 电容和第八 MIM 电容对称放置在平面螺旋电感的左右两 侧且位于两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM 电容和第二 MIM 电容之间， 同 时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容和第七MIM电 容、 或第六MIM电容和第八MIM电容沿CPW信号线的前后两侧对。

15、称放置 ； 四条引线分别串联 连接四个由引线连接的第五MIM电容、 第六MIM电容、 第七MIM电容和第八MIM电容， 其中每 条引线的一端与CPW信号线相连接， 而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点 ； 四 个 MEMS 悬臂梁分别横跨在四条引线末端的凸点上方 ； 在每个 MEMS 悬臂梁下方引线的附近 放置一个驱动电极， 该驱动电极通过一条连接线与 CPW 地线外侧的压焊块相连接 ； 从而通 过利用一个型拓扑结构形式的微波带通滤波器以及四个MEMS悬臂梁是否接触引线上的 凸点来分别控制四个由引线连接的第五 MIM 电容、 第六 MIM 电容、 第七 MIM 电容和第八 MIM 电。

16、容是否与 CPW 地线相连接， 实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和带 宽的改变。 0006 平面螺旋电感的数量为 1 个且位于该可重构微波带通滤波器的中间部位 ； 平面螺 旋电感包括电感的线圈和下层通道两部分 ； 平面螺旋电感的线圈架空在砷化镓衬底之上， 而下层通道位于砷化镓衬底上 ； 电感的线圈的外部接头与 CPW 信号线相连接而其内部接头 与下层通道相连接 ； 下层通道的另一端与 CPW 信号线相连接。 0007 所述的第五 MIM 电容、 第六 MIM 电容、 第七 MIM 电容和第八 MIM 电容分别具有不同 的电容值。 0008 MEMS 悬臂梁的个数为 4 个 ； 。

17、其中， 每个 MEMS 悬臂梁的一端通过锚区固定在 CPW 地 线上， 而另一端处于自由状态。 0009 本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器通过在一个平面螺旋 电感的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容以及两个 串联连接到 CPW 信号线的 MIM 电容 ； 通过将四个由引线连接的 MIM 电容对称放置在平面螺 旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的 MIM 电容之间， 同时在 平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的MIM电容沿CPW信号线的前后两 侧对称放置 ； 这四个由引线连接的 MIM 电容分别具有不同。

18、的电容值 ； 四条引线分别串联连 接四个由引线连接的第五 MIM 电容、 第六 MIM 电容、 第七 MIM 电容和第八 MIM 电容， 其中每 条引线的一端与CPW信号线相连接， 而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点 ； 四 个 MEMS 悬臂梁分别横跨在四条引线末端的凸点上方， 其中 MEMS 悬臂梁的一端通过锚区固 定在 CPW 地线上而另一端处于自由状态 ； 在 MEMS 悬臂梁下方引线的附近有一个驱动电极， 在驱动电极上覆盖 Si3N4绝缘介质层。当在四个 MEMS 悬臂梁和各自的驱动电极之间都不 施加驱动电压时， 四个 MEMS 悬臂梁均处于 UP 态， 即每个 MEMS。

19、 悬臂梁均不与其下方引线的 凸点相接触， 此时四个由引线连接的MIM电容均不与CPW地线相连接， 则在平面螺旋电感的 左右两侧的并联 MIM 电容大小均没有改变， 从而实现了该可重构微波带通滤波器的第一个 状态的中心频率和带宽 ； 当仅在一个 MEMS 悬臂梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压， 该 说 明 书 CN 103812467 A 4 3/8 页 5 MEMS 悬臂梁处于 DOWN 态而另外三个没有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁仍处于 UP 态， 即仅 有一个 MEMS 悬臂梁与其下方引线的凸点相接触， 此时在平面螺旋电感的左侧或右侧的一 个由引线连接的 MIM 电容与 CPW 地线。

20、相连接， 则改变了在平面螺旋电感的左侧或右侧的并 联 MIM 电容的大小， 又因为位于平面螺旋电感的左右两侧的四个由引线连接的 MIM 电容分 别具有不同的电容值， 从而实现了该可重构微波带通滤波器的第二个、 第三个、 第四个和第 五个状态的中心频率和带宽 ； 当在任意两个 MEMS 悬臂梁和相应的驱动电极之间施加驱动 电压， 这两个 MEMS 悬臂梁处于 DOWN 态而另外两个没有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁仍处于 UP 态， 即有两个 MEMS 悬臂梁与其下方引线的凸点相接触， 此时在平面螺旋电感的左侧的两 个或者右侧的两个或者左右两侧各一个由引线连接的 MIM 电容与 CPW 地线相。

21、连接， 则改变 了在平面螺旋电感的左侧或右侧或左右两侧的并联 MIM 电容的大小， 又因为这四个由引线 连接的 MIM 电容分别具有不同的电容值， 从而实现了该可重构微波带通滤波器的第六个、 第七个、 第八个、 第九个、 第十个和第十一个状态的中心频率和带宽 ； 当在任意三个 MEMS 悬 臂梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压， 这三个 MEMS 悬臂梁处于 DOWN 态而另外一个没 有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁仍处于 UP 态， 即有三个 MEMS 悬臂梁与其下方引线的凸点相 接触， 此时在平面螺旋电感的左侧的两个和右侧的一个或者右侧的两个和左侧的一个由引 线连接的 MIM 电容与 C。

22、PW 地线相连接， 则改变了在平面螺旋电感的左右两侧的并联 MIM 电 容的大小， 又因为这四个由引线连接的 MIM 电容分别具有不同的电容值， 从而实现了该可 重构微波带通滤波器的第十二个、 第十三个、 第十四个和第十五个状态的中心频率和带宽 ； 当在四个 MEMS 悬臂梁和各自的驱动电极之间都施加驱动电压时， 四个 MEMS 悬臂梁均处于 DOWN 态， 即四个 MEMS 悬臂梁均与其下方引线的凸点相接触， 此时在平面螺旋电感的左右两 侧的四个由引线连接的 MIM 电容均与 CPW 地线相连接， 则改变了在平面螺旋电感的左右两 侧的并联 MIM 电容的大小， 从而实现了该可重构微波带通滤波。

23、器的第十六个状态的中心频 率和带宽。 0010 有益效果 ： 0011 1） 实现了该可重构微波带通滤波器的十六个状态的中心频率的改变， 而且在每个 状态实现了带宽的改变 ； 0012 2） 与MEMS固支梁相比， 采用MEMS悬臂梁与在其下方的凸点相接触， 具有较小的驱 动电压， 从而降低了直流功率 ； 0013 2） 采用了 型拓扑结构形式构成带通特性， 减小了电感的数量且降低了电感量， 从而减小了芯片面积和寄生的损耗 ； 0014 3） 突破了传统可重构微波带通滤波器在改变中心频率和带宽时必须应用多个电 感且电感的电感量和电容的电容值较大的限制 ； 0015 4） 与砷化镓单片微波集成电。

24、路工艺完全兼容。 附图说明 0016 图 1 是微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器的示意图 ； 0017 图 2 是微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器的 A-A 剖面图 ； 0018 图 3 是微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器的 B-B 剖面图 ； 0019 图中包括 ： CPW1， 平面螺旋电感 2， 下层通道 2-1， 线圈 2-2， 第一 MIM 电容 3、 第二 说 明 书 CN 103812467 A 5 4/8 页 6 MIM 电容 4、 第三 MIM 电容 5、 第四 MIM 电容 6、 第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 。

25、电 容9、 第八MIM电容10、 Si3N4绝缘介质层11、 引线12、 凸点13、 MEMS悬臂梁14、 驱动电极15、 连接线 16、 压焊块 17、 空气桥 18 以及砷化镓衬底 19。 具体实施方式 0020 本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器的具体实施方案如 下 ： 0021 在砷化镓衬底 19 上设有端口特征阻抗为 50 的 CPW1、 一个平面螺旋电感 2、 两个 并联连接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4、 两个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6、 四个由引线连接的第五 MIM。

26、 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10、 引线 12、 凸点 13、 MEMS 悬臂梁 14、 驱动电 极 15、 连接线 16、 压焊块 17 以及空气桥 18 ： 0022 CPW1 是由在同一平面的三条线构成的， 其中位于中间的一条线为 CPW 的信号线而 位于两侧的两条线均为 CPW 的地线 ； CPW1 水平放置在衬底 19 上， 用于实现微波信号的传输 以及平面螺旋电感 2 和 MIM 电容的电连接。为了便于仪器的测量， 该 CPW1 的端口特征阻抗 被设计为 50。 0023 平面螺旋电感 2 位于该可重构微波带通滤波器的中间部。

27、位， 其主要包括电感的线 圈 2-2 和下层通道 2-1 两部分。其中， 平面螺旋电感的线圈 2-2 悬浮于 GaAs 衬底 19 之上， 而下层通道 2-1 位于 GaAs 衬底 19 上 ； 电感的线圈 2-2 的外部接头与 CPW 信号线相连接而 其内部接头与下层通道 2-1 相连接 ； 下层通道 2-1 的另一端与 CPW 信号线相连接。在平面 螺旋电感的线圈 2-2 下方的下层通道 2-1 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 11。 0024 两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 对称 位于在平面螺旋电感 2 的左右两侧。其中， 该 M。

28、IM 电容的下极板与 CPW 地线相连接， 而其上 极板与 CPW 信号线相连接， 在上下极板之间为 Si3N4绝缘介质层 11。 0025 两个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6 同样对称位于在 平面螺旋电感 2 的左右两侧。其中， 该 MIM 电容的上下极板之间通过 Si3N4绝缘介质层 11 隔开。 0026 一个平面螺旋电感2、 两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一MIM电容3和 第二 MIM 电容 4 以及两个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6 构成 了该微波带通滤波器的基本结构。该结构是一个具。

29、有带通特性的 型拓扑结构， 并且平面 螺旋电感 2 以及第一 MIM 电容 3、 第二 MIM 电容 4、 第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6 分别 具有较小的电感量和电容值， 从而避免了采用滤波器综合法 / 插入损耗法设计微波带通滤 波器时不仅需要电感的数量多且电感量较大、 通常高达几十 nH（采用片上平面螺旋电感难 以达到如此高的电感量） 的弊端。其中， 平面螺旋电感 2 的电感量变化主要使该微波带通滤 波器的中心频率发生偏移 ； 两个并联的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 的电容值的变化 主要使该微波带通滤波器的中心频率发生偏移且改变了其带通滤波器的带宽 ；。

30、 两个串联的 第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6 的电容值的变化主要改变该微波带通滤波器的带宽。 0027 四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 不但对称放置在平面螺旋电感 2 的左右两侧， 而且位于在那两个并联连接到 CPW 信 说 明 书 CN 103812467 A 6 5/8 页 7 号线和地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 之间 ； 其中， 在平面螺旋电感 2 的左右 两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五 MIM 电容 7 和第七 MIM 电容 9， 或第六 MIM。

31、 电容 8 和第八 MIM 电容 10 对称放置在 CPW 信号线的前后两侧 ； 这四个由引线连接的第五 MIM 电 容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 分别具有不同的电容值 ； 每个由 引线连接的 MIM 电容的上下极板通过 Si3N4绝缘介质层 11 隔开。 0028 四条引线 12 分别串联连接四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第 七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10。每条引线 12 的一端与 CPW 信号线相连接， 而引线 12 的 另一端向 CPW 地线靠近且在其末端上具有一个凸点 13。

32、。在 CPW 信号线前侧的两条引线 12 的末端分别向平面螺旋电感 2 前侧的 CPW 地线靠近， 而在 CPW 信号线后侧的两条引线 12 的 末端分别向平面螺旋电感 2 后侧的 CPW 地线靠近。 0029 凸点 13 分别位于每条引线 12 的末端上， 用于减小 MEMS 悬臂梁 14 因静电力作用 与引线 12 相连接的驱动电压和接触电阻。 0030 四个相同的 MEMS 悬臂梁 14 分别两两水平放置在平面螺旋电感 2 的前后两侧。每 个 MEMS 悬臂梁 14 横跨在每条引线 12 末端的凸点 13 上方， MEMS 悬臂梁 14 的一端通过锚区 固定在 CPW 地线上而另一端处于。

33、自由状态， 其中在引线 12 末端的凸点 13 的正上方为 MEMS 悬臂梁 14 的自由端。在每个 MEMS 悬臂梁 14 下方引线 12 的附近放置一个驱动电极 15， 该 驱动电极 15 通过一条连接线 16 与 CPW 地线外侧的压焊块 17 相连接 ； 在 MEMS 悬臂梁 14 下 方驱动电极 15 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 11。 0031 在 MEMS 悬臂梁 14 下方的驱动电极 15 相连接的压焊块 17 和其 MEMS 悬臂梁 14 的 锚区相连接的 CPW 地线构成了两个直流输入端， 用于施加 MEMS 悬臂梁 14 的驱动电压。 0032 空气桥 18 用于互连被。

34、连接线 16 分开的 CPW 地线， 在空气桥 18 下方的连接线 16 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 11。 0033 在机械结构上， CPW1、 平面螺旋电感 2、 MIM 电容、 引线 12、 凸点 13、 MEMS 悬臂梁 14、 驱动电极 15、 连接线 16、 压焊块 17 以及空气桥 18 制作在同一块 GaAs 衬底 19 上。 0034 本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器通过在一个平面螺旋 电感 2 的左右两侧依次对称放置两个并联连接到 CPW 信号线和地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 以及两个串联连接到 CPW 信号线的第三 MIM。

35、 电容 5 和第四 MIM 电容 6 ； 通 过将四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10对称放置在平面螺旋电感2的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的 第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 之间， 同时在平面螺旋电感 2 的左右两侧的任意一侧的 两个由引线连接的第五 MIM 电容 7 和第七 MIM 电容 9 或第六 MIM 电容 8 和第八 MIM 电容 10 沿 CPW 信号线的前后两侧对称放置 ； 这四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 。

36、电容 9 和第八 MIM 电容 10 分别具有不同的电容值 ； 四条引线 12 分别串联连接四 个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10， 其中 每条引线 12 的一端与 CPW 信号线相连接， 而另一端靠近 CPW 地线且在其末端上制作一个凸 点 13 ； 四个 MEMS 悬臂梁 14 分别横跨在四条引线 12 末端的凸点 13 上方， 其中 MEMS 悬臂梁 14 的一端通过锚区固定在 CPW 地线上而另一端处于自由状态 ； 在 MEMS 悬臂梁 14 下方引线 的附近有一个驱动电极 ； 在 MEMS 悬臂梁 14。

37、 下方驱动电极 15 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 11。 当在四个 MEMS 悬臂梁 14 和各自的驱动电极 15 之间都不施加驱动电压时， 四个 MEMS 悬臂 说 明 书 CN 103812467 A 7 6/8 页 8 梁 14 均处于 UP 态， 即每个 MEMS 悬臂梁 14 均不与其下方引线 12 的凸点 13 相接触， 此时四 个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 均不 与 CPW 地线相连接， 则在平面螺旋电感 2 的左右两侧的并联 MIM 电容大小均没有改变， 从而 实现了该可重构微波带通滤波器。

38、的第一个状态的中心频率和带宽 ； 当仅在一个 MEMS 悬臂 梁 14 和相应的驱动电极 15 之间施加驱动电压， 该 MEMS 悬臂梁 14 处于 DOWN 态而另外三个 没有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁 14 仍处于 UP 态， 即仅有一个 MEMS 悬臂梁 14 与其下方引 线 12 的凸点 13 相接触， 此时在平面螺旋电感 2 的左侧或右侧的一个由引线连接的 MIM 电 容与 CPW 地线相连接， 则改变了在平面螺旋电感 2 的左侧或右侧的并联 MIM 电容的大小， 又 因为位于平面螺旋电感2的左右两侧的四个由引线连接的第五MIM电容7、 第六MIM电容8、 第七 MIM 电容 。

39、9 和第八 MIM 电容 10 分别具有不同的电容值， 从而实现了该可重构微波带通 滤波器的第二个、 第三个、 第四个和第五个状态的中心频率和带宽 ； 当在任意两个 MEMS 悬 臂梁 14 和相应的驱动电极 15 之间施加驱动电压， 这两个 MEMS 悬臂梁 14 处于 DOWN 态而另 外两个没有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁 14 仍处于 UP 态， 即有两个 MEMS 悬臂梁 14 与其下 方引线 12 的凸点 13 相接触， 此时在平面螺旋电感 2 的左侧的两个或者右侧的两个或者左 右两侧各一个由引线连接的 MIM 电容与 CPW 地线相连接， 则改变了在平面螺旋电感 2 的左 侧。

40、或右侧或左右两侧的并联 MIM 电容的大小， 又因为这四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 分别具有不同的电容值， 从而实现了 该可重构微波带通滤波器的第六个、 第七个、 第八个、 第九个、 第十个和第十一个状态的中 心频率和带宽 ； 当在任意三个 MEMS 悬臂梁 14 和相应的驱动电极 15 之间施加驱动电压， 这 三个 MEMS 悬臂梁 14 处于 DOWN 态而另外一个没有施加驱动电压的 MEMS 悬臂梁 14 仍处于 UP 态， 即有三个 MEMS 悬臂梁 14 与其下方引线 12 的凸点 13 相接触。

41、， 此时在平面螺旋电感 2 的左侧的两个和右侧的一个或者右侧的两个和左侧的一个由引线连接的MIM电容与CPW地 线相连接， 则改变了在平面螺旋电感2的左右两侧的并联MIM电容的大小， 又因为这四个由 引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 分别具有 不同的电容值， 从而实现了该可重构微波带通滤波器的第十二个、 第十三个、 第十四个和第 十五个状态的中心频率和带宽 ； 当在四个MEMS悬臂梁14和各自的驱动电极15之间都施加 驱动电压时， 四个 MEMS 悬臂梁 14 均处于 DOWN 态， 即四个 MEMS 悬臂梁 14。

42、 均与其下方引线 12 的凸点 13 相接触， 此时在平面螺旋电感 2 的左右两侧的四个由引线连接的第五 MIM 电 容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 均与 CPW 地线相连接， 则改变了 在平面螺旋电感 2 的左右两侧的并联 MIM 电容的大小， 从而实现了该可重构微波带通滤波 器的第十六个状态的中心频率和带宽。 0035 本发明的微机械悬臂梁式十六状态可重构微波带通滤波器的制备方法为 ： 0036 1） 准备砷化镓衬底 19 ： 选用半绝缘砷化镓为衬底 ； 0037 2） 在砷化镓衬底 19 上涂覆光刻胶， 去除预备制作位于引线 12 。

43、上的凸点 13 处的光 刻胶 ； 0038 3） 在砷化镓衬底 19 上溅射金锗镍 / 金， 其厚度共为 0039 4） 剥离去除步骤 2） 中留下的光刻胶， 连带去除了光刻胶上的金锗镍 / 金， 初步形 成在引线 12 上的凸点 13 ； 0040 5） 在步骤 4） 得到的砷化镓衬底 19 上涂覆光刻胶， 去除预备制作位于引线 12 上的 说 明 书 CN 103812467 A 8 7/8 页 9 凸点 13 处的光刻胶 ； 0041 6） 在砷化镓衬底 19 上溅射氮化钽 ； 0042 7） 将步骤 5） 中留下的光刻胶剥离去除， 连带去除光刻胶上面的氮化钽， 再次初步 形成在引线 1。

44、2 上的凸点 13 ； 0043 8） 在砷化镓衬底 19 上涂覆光刻胶， 去除预备制作 CPW1、 平面螺旋电感的下层通道 2-1、 MIM 电容的下极板、 引线 12、 凸点 13、 驱动电极 15、 连接线 16 以及压焊块 17 地方的光 刻胶 ； 0044 9） 在砷化镓衬底 19 上通过蒸发方式生长钛 / 铂 / 金 / 钛， 其厚度共为 0.44m ； 0045 10） 将步骤 8） 留下的光刻胶去除， 连带去除了光刻胶上面的钛 / 铂 / 金 / 钛， 初步 形成 CPW1 和压焊块 17， 以及完全形成平面螺旋电感的下层通道 2-1、 MIM 电容的下极板、 引 线 12、 。

45、凸点 13、 驱动电极 15 和连接线 16 ； 0046 11） 淀积并光刻 Si3N4绝缘介质层 11 ： 在步骤 10） 得到的砷化镓衬底 19 上， 通过等 离子体增强型化学气相淀积工艺生长一层厚的 Si3N4绝缘介质层 11， 光刻 Si3N4绝缘 介质层 11， 保留在平面螺旋电感的下层通道 2-1、 MIM 电容的下层极板、 驱动电极 15 和连接 线 16 上的 Si3N4绝缘介质层 11 ； 0047 12） 淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层 ： 在前面步骤处理得到的砷化镓衬底 19 上涂覆 1.6m 厚的聚酰亚胺牺牲层， 光刻聚酰亚胺牺牲层， 仅保留平面螺旋电感的线圈 2-2、 M。

46、EMS 悬臂梁 14 和空气桥 18 下方的聚酰亚胺牺牲层 ； 0048 13）通过蒸发方式生长用于电镀的底金 ： 蒸发钛 / 金 / 钛， 作为底金， 其厚度为 0049 14） 在步骤 13） 得到的砷化镓衬底 19 上涂覆光刻胶， 去除预备制作 CPW1、 平面螺 旋电感的线圈 2-2、 MIM 电容的上极板、 MEMS 悬臂梁 14、 空气桥 18 和压焊块 17 地方的光刻 胶 ； 0050 15） 电镀一层金， 其厚度为 2m ； 0051 16） 去除步骤 14） 中留下的光刻胶 ； 0052 17） 反刻钛 / 金 / 钛， 腐蚀底金， 形成 CPW1、 平面螺旋电感的线圈 2。

47、-2、 MIM 电容的 上极板、 MEMS 悬臂梁 14、 空气桥 18 和压焊块 17 ； 0053 18） 释放聚酰亚胺牺牲层 ： 显影液浸泡， 去除平面螺旋电感的线圈 2-2、 MEMS 悬臂 梁14和空气桥18下方的聚酰亚胺牺牲层， 去离子水稍稍浸泡， 无水乙醇脱水， 常温下挥发， 晾干。 0054 区分是否为该结构的标准如下 ： 0055 1） CPW1 水平放置在砷化镓衬底 19 上作为微波信号的传输线 ； 0056 2） 在一个平面螺旋电感2的左右两侧依次对称放置两个并联连接到CPW信号线和 地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 以及两个串联连接到 CPW 。

48、信号线的第三 MIM 电容 5 和第四 MIM 电容 6， 构成 型拓扑结构形式的微波带通滤波器 ； 0057 3） 将四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 对称放置在平面螺旋电感 2 的左右两侧且位于两个并联连接到 CPW 信号线和 地线之间的第一 MIM 电容 3 和第二 MIM 电容 4 之间， 同时在平面螺旋电感 2 的左右两侧的 说 明 书 CN 103812467 A 9 8/8 页 10 任意一侧的两个由引线连接的第五 MIM 电容 7 和第七 MIM 电容 9 或第六 MIM 电容 8 和第八 M。

49、IM 电容 10 沿 CPW 信号线的前后两侧对称放置， 这四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10 分别具有不同的电容值 ； 0058 4） 四条引线 12 分别串联连接四个由引线连接的第五 MIM 电容 7、 第六 MIM 电容 8、 第七 MIM 电容 9 和第八 MIM 电容 10， 其中每条引线 12 的一端与 CPW 信号线相连接， 而另一 端靠近 CPW 地线且在其末端上制作一个凸点 13 ； 0059 5） 四个 MEMS 悬臂梁 14 分别横跨在四条引线 12 末端的凸点 13 上方， 其中 MEMS 悬 臂梁 14 的一端通过锚区固定在 CPW 地线上而另一端处于自由状态， 在 MEMS 悬臂梁 14 下方 引线的附近有一个驱动电极， 在驱动电极 15 上覆盖 Si3N4绝缘介质层 11 ； 6） 在该可重构微 波带通滤波器中， 平面螺旋电感2的数量为一个而MIM电容的数量为八个， 并且它们分别具 有较小的电感量。