基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器，包括濾波器輸入端（1）和濾波器輸出端（4），濾波器輸入端（1）和濾波器輸出端（4）之間包括形成S型彎折結(jié)構(gòu)的若干段，各段內(nèi)部包括：上地平面（15）、下地平面（11）、上信號線（16）、下信號線（12）、上支撐薄膜（17）、下支撐薄膜（13）、上結(jié)合壁（18）、下結(jié)合壁（14）。本發(fā)明由于采用帶狀線濾波器結(jié)構(gòu)，信號線之間可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合，從而實(shí)現(xiàn)寬帶濾波功能。
【專利說明】基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)如微帶線、共面波導(dǎo)、帶狀線、槽線等在低頻段電路系統(tǒng)中有較好的性能，可以實(shí)現(xiàn)信號低損耗弱色散的傳輸。然而在微波毫米波頻段電路乃至THz系統(tǒng)中，傳統(tǒng)傳輸線的損耗和色散將是限制器件性能的一個重要的因素。針對傳統(tǒng)傳輸線結(jié)構(gòu)在毫米波段和太赫茲頻段性能惡化的情況，國內(nèi)外相繼提出其他新型的傳輸線結(jié)構(gòu)，如重疊式共面波導(dǎo)(0CPW)，提升式共面波導(dǎo)(ECPW)、V型槽型共面波導(dǎo)(ν-CPW)，這些微機(jī)械傳輸線都在一定的程度上改善了傳統(tǒng)傳輸線在毫米波頻率范圍的性能。但它們的工藝往往比較復(fù)雜，且應(yīng)用比較有限，還需進(jìn)一步研究它們在實(shí)際電路中的應(yīng)用價值。雖然在毫米波電路中，槽線和波導(dǎo)的損耗都相對較小，但其體積龐大且笨重，不利于系統(tǒng)集成，因此也不能作為毫米波和太赫茲器件推廣的傳輸線結(jié)構(gòu)。
[0003]微屏蔽傳輸線結(jié)構(gòu)是一種在結(jié)構(gòu)上與共面波導(dǎo)類似的平面?zhèn)鬏斁€，最早由Michigan大學(xué)的學(xué)者Nihad 1.Dib研制提出。微屏蔽線以薄膜為支撐，以空氣為介質(zhì),結(jié)合新興MEMS工藝技術(shù)濕法腐蝕形成橫截面為梯形的屏蔽腔，此種傳輸線結(jié)構(gòu)可以在一定程度上消除了表面波損耗、介質(zhì)損耗以及由于介質(zhì)與空氣不連續(xù)性引起的色散效應(yīng)。然而現(xiàn)有的微屏蔽線濾波器普遍采用平面結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)寬帶濾波中所需的強(qiáng)耦合，兩根耦合傳輸線之間的間隔必須非常小，這極大增加了工藝難度不利于實(shí)現(xiàn)。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器，包括濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端
(4)，濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端(4)之間包括形成S型彎折結(jié)構(gòu)的若干段，各段內(nèi)部包括:上地平面(15)、下地平面(11)、上信號線(16)、下信號線(12)、上支撐薄膜(17)、下支撐薄膜(13)、上結(jié)合壁(18)、下結(jié)合壁(14)，下地平面(11)采用多晶硅材料沉積，下地平面(11)上表面鍍良導(dǎo)體；然后沉積結(jié)合壁(14)并刻蝕出中央空槽，在中央空槽上鍵合下支撐薄膜(13)和金屬材料制作的下信號線(12);接著用多晶硅材料加高下結(jié)合壁(14)的兩側(cè)以使上信號線(16)、下信號線(12)隔開；以同樣的方法制作上半部分，最后將上下對稱的兩部分通過鍵合上結(jié)合壁(18)和下結(jié)合壁(14)即得到一段。
[0007]所述的基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器，濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端(4)之間包括第一段(21)、第二段(22)、第三段(23)、第四段(24)，四段之間通過連接部分中的結(jié)合部分(34)直接連接；結(jié)合部分(34)在濾波器第一段(21)和第二段(22)之間、第三段和第四段之間連接的是上信號線(16)，而在濾波器第二段(22)和第三段(23)之間連接的是下信號線(12);輸入信號通過濾波器輸入端(I)輸入，下信號線(12)與下地平面
(11)組成的下半部分傳輸線和上信號線(16)與上地平面(15)組成的上半部分傳輸線形成功率耦合，通過調(diào)整上信號線(16)、下信號線(12)之間的距離、上信號線(16)、下信號線
(12)與上地平面(15)、下地平面(11)之間的距離，以及上信號線(16)、下信號線(12)的寬度，從下半部分傳輸線耦合到上半部分傳輸線的信號在工作頻帶外會受到抑制；接著信號經(jīng)濾波器第一段(21)的上半部分傳輸線通過第一段、第二段濾波器之間的連接部分(31)直接傳輸?shù)綖V波器第二段(22)的上半部分傳輸線，然后耦合到濾波器第二段(22)下半部分傳輸線；接著信號經(jīng)濾波器第二段(22)的下半部分傳輸線通過第二段、第三段濾波器之間的連接部分(32)直接傳輸?shù)綖V波器第三段(23)的下半部分傳輸線，然后耦合到濾波器第三段(23)上半部分傳輸線；接著信號經(jīng)濾波器第三段(23)的上半部分傳輸線通過第三段、第四段濾波器之間的連接部分(33)直接傳輸?shù)綖V波器第四段(24)的上半部分傳輸線，最后信號被耦合到濾波器第四段(24)的下半部分傳輸線并通過濾波器輸出端(4)輸出；經(jīng)過四段耦合，工作頻帶外的信號得到進(jìn)一步抑制，實(shí)現(xiàn)了滿足性能指標(biāo)的濾波功能。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
1.與腔體結(jié)構(gòu)濾波器相比，傳統(tǒng)太赫茲頻段的濾波器多采用腔體結(jié)構(gòu)，整體尺寸較大。本發(fā)明可采用S型彎折結(jié)構(gòu)，減小濾波器整體體積。
[0009]2.本發(fā)明由于采用帶狀線濾波器結(jié)構(gòu)，信號線之間可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合，從而實(shí)現(xiàn)寬帶濾波功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1濾波器整體結(jié)構(gòu)；其中A代表整個濾波器任意一處的橫截面；
圖2濾波器任意一段橫截面圖；
圖3濾波器兩段間連接方式；
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]本發(fā)明為工作在太赫茲頻段的MEMS濾波器，功能是實(shí)現(xiàn)在太赫茲頻段的濾波，參考圖1，為該MEMS濾波器整體結(jié)構(gòu)，采用S型彎折結(jié)構(gòu)以減小整體面積。其具體包括，濾波器輸入端I和濾波器輸出端4，輸入輸出信號都通過下信號線12和下地平面11連入濾波器。圖1所示為4階濾波器，包括第一段21、第二段22、第三段23、第四段24，四段之間通過連接部分中的結(jié)合部分34直接連接。
[0013]參考圖2，該MEMS濾波器任意一段的橫截面A，其中包括:上地平面15、下地平面
11、上信號線16、下信號線12、上支撐薄膜17、下支撐薄膜13、上結(jié)合壁18、下結(jié)合壁14。單位長度的結(jié)構(gòu)由上下對稱的兩部分鍵合而成。下面部分的制作方法為:首先用多晶硅材料沉積下地平面11，其上表面鍍良導(dǎo)體；然后沉積結(jié)合壁14并刻蝕出中央空槽，在中央空槽上鍵合支撐薄膜13和金屬材料制作的下信號線12 ;接著用多晶硅材料加高下結(jié)合壁14的兩側(cè)以使上信號線16、下信號線12隔開；然后以同樣的方法制作上面部分，最后將上下對稱的兩部分通過鍵合上結(jié)合壁18和下結(jié)合壁14即得到總體結(jié)構(gòu)。[0014]由于該MEMS濾波器為4階拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不同段的濾波結(jié)構(gòu)其上信號線16、下信號線12之間以及下信號線12與地平面11的距離不一樣。參考圖3，其為該濾波器第一段21和第二段22間連接部分的剖面圖(沿圖2中的虛線的剖面圖)。其結(jié)合部分34通過加高相對較低的上信號線16使其與較高的上信號線16達(dá)到同一水平面以實(shí)現(xiàn)不同段濾波結(jié)構(gòu)之間的金屬互聯(lián)。較高的上信號線16由上支撐薄膜17支撐，較低的信號線16由上支撐薄膜17支撐。另外結(jié)合部分34在濾波器第一段和第二段之間、第三段和第四段之間連接的是上信號線16，而在濾波器第二段和第三段之間連接的是下信號線12。
[0015]本發(fā)明工作原理是基于耦合傳輸線，當(dāng)兩個無屏蔽的傳輸線緊靠在一起時，由于各個傳輸線的電磁場的相互作用，在傳輸線之間存在特定頻率的功率耦合。在本發(fā)明中，當(dāng)輸入信號通過濾波器輸入端I輸入，下信號線12與下地平面11組成的下半部分傳輸線和上信號線16與上地平面15組成的上半部分傳輸線形成功率耦合，通過調(diào)整上信號線16、下信號線12之間的距離、上信號線16、下信號線12與上地平面15、下地平面11之間的距離，以及上信號線16、下信號線12的寬度，從下半部分傳輸線耦合到上半部分傳輸線的信號在工作頻帶外會受到抑制。接著信號經(jīng)濾波器第一段21的上半部分傳輸線通過濾波器之間的連接部分31直接傳輸?shù)綖V波器第二段22的上半部分傳輸線，然后按照同樣的原理耦合到濾波器第二段22下半部分傳輸線，接著信號經(jīng)濾波器第二段22的下半部分傳輸線通過第二段、第三段濾波器之間的連接部分32直接傳輸?shù)綖V波器第三段23的下半部分傳輸線，然后耦合到濾波器第三段23上半部分傳輸線；接著信號經(jīng)濾波器第三段23的上半部分傳輸線通過第三段、第四段濾波器之間的連接部分33直接傳輸?shù)綖V波器第四段24的上半部分傳輸線，最后信號被耦合到濾波器第四段24的下半部分傳輸線并通過濾波器輸出端4輸出。經(jīng)過四段耦合，工作頻帶外的信號得到進(jìn)一步抑制，實(shí)現(xiàn)了滿足性能指標(biāo)的濾波功能。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器，包括濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端(4)，其特征在于，濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端(4)之間包括形成S型彎折結(jié)構(gòu)的若干段，各段內(nèi)部包括:上地平面(15)、下地平面(11)、上信號線(16)、下信號線(12)、上支撐薄膜(17)、下支撐薄膜(13)、上結(jié)合壁(18)、下結(jié)合壁(14)，下地平面(11)采用多晶硅材料沉積，下地平面(11)上表面鍍良導(dǎo)體；然后沉積結(jié)合壁(14)并刻蝕出中央空槽，在中央空槽上鍵合下支撐薄膜(13)和金屬材料制作的下信號線(12);接著用多晶硅材料加高下結(jié)合壁(14)的兩側(cè)以使上信號線(16)、下信號線(12)隔開；以同樣的方法制作上半部分，最后將上下對稱的兩部分通過鍵合上結(jié)合壁(18)和下結(jié)合壁(14)即得到一段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微屏蔽結(jié)構(gòu)的太赫茲帶狀線濾波器，其特征在于，濾波器輸入端(I)和濾波器輸出端(4)之間包括第一段(21)、第二段(22)、第三段(23)、第四段(24)，四段之間通過連接部分中的結(jié)合部分(34)直接連接；結(jié)合部分(34)在濾波器第一段(21)和第二段(22)之間、第三段和第四段之間連接的是上信號線(16)，而在濾波器第二段(22)和第三段(23)之間連接的是下信號線(12);輸入信號通過濾波器輸入端(I)輸入，下信號線(12)與下地平面(11)組成的下半部分傳輸線和上信號線(16)與上地平面(15)組成的上半部分傳輸線形成功率耦合，通過調(diào)整上信號線(16)、下信號線(12)之間的距離、上信號線(16)、下信號線(12)與上地平面(15)、下地平面(11)之間的距離，以及上信號線(16)、下信號線(12)的寬度，從下半部分傳輸線耦合到上半部分傳輸線的信號在工作頻帶外會受到抑制；接著信號經(jīng)濾波器第一段(21)的上半部分傳輸線通過第一段、第二段濾波器之間的連接部分(31)直接傳輸?shù)綖V波器第二段(22)的上半部分傳輸線，然后耦合到濾波器第二段(22)下半部分傳輸線；接著信號經(jīng)濾波器第二段(22)的下半部分傳輸線通過第二段、第三段濾波器之間的連接部分(32)直接傳輸?shù)綖V波器第三段(23)的下半部分傳輸線，然后耦合到濾波器第三段(23)上半部分傳輸線；接著信號經(jīng)濾波器第三段(23)的上半部分傳輸線通過第三段、第四段濾波器之間的連接部分(33)直接傳輸?shù)綖V波器第四段(24)的上半部分傳輸線，最后信號被耦合到濾波器第四段(24)的下半部分傳輸線并通過濾波器輸出端(4)輸出；經(jīng)過四段耦合，工作頻帶外的信號得到進(jìn)一步抑制，實(shí)現(xiàn)了滿足性能指標(biāo)的濾波功能。
【文檔編號】H01P1/203GK103715481SQ201310713045
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】鮑景富, 黃裕霖, 李昕熠, 鄧迪, 譚偉, 王秋萍 申請人:電子科技大學(xué)