基于MEMS技术的滤波器设计

发布时间：2017-09-20 00:24

  本文关键词：基于MEMS技术的滤波器设计

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【摘要】：随着通信行业的迅猛发展,集成化和小型化成为微波通信系统中微波组件的重要趋势,滤波器作为通信系统中必不可少的微波无源器件,滤波器的性能指标直接影响整个通信链路的性能。微波组件有源器件大多为微小芯片,组件的体积和重量主要由无源器件决定,所以减少滤波器的体积重量意义重大。高效、快速地研制小型化高性能的微波滤波器已经成为主流。本文主要研究微机械(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)滤波器的设计和相关的MEMS加工工艺,最终实现内部无可活动结构的硅腔滤波器。相同结构MEMS滤波器与腔体滤波器对比,带外抑制与腔体滤波器相当,MEMS体积只有腔体的1/200。本文主要内容为:1、研究硅基微机械加工工艺,重点研究硅体加工中的高深宽比电感耦合等离子(Inductively Coupled Plasma,ICP)刻蚀和表面硅加工的光刻工艺、复合微机械加工中的键合工艺,运用以上关键工艺实现单层和双层封闭结构硅腔滤波器;2、根据电路理论,滤波器网络综合理论,谐振器之间耦合计算确定滤波器的电路结构。选取恰当的拓扑结构,以得到性能稳定,结构紧凑的滤波器。利用HFSS三维全波电磁仿真软件进行物理建模,并仿真优化。设计符合要求C波段和Ka波段的MEMS带通滤波器;3、加工制造实物,完成滤波器装配调试,测试各项性能指标,与仿真性能进行对比分析;4、分析总结MEMS工艺加工滤波器流程中存在的问题,并提出工艺改进和设计修正方案以提高滤波器性能。
【关键词】：MEMS ICP深硅刻蚀 硅基集成波导 耦合系数法 小型化
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.2 MEMS滤波器国内外发展现状12-17
• 1.3 研究内容17-18
• 1.4 本文内容安排与创新点18-20
• 第二章 滤波器的基本理论和设计方法20-31
• 2.1 滤波器的基本原理20
• 2.2 微波谐振电路20-23
• 2.2.1 串联和并联谐振电路21-22
• 2.2.2 传输线谐振器22
• 2.2.3 矩形波导谐振腔22-23
• 2.3 低通原型滤波器及频率变换23-25
• 2.4 滤波器谐振器间耦合系数的计算25-29
• 2.4.1 三种耦合的耦合系数计算26-28
• 2.4.2 HFSS建模计算耦合系数28-29
• 2.5 微波滤波器的设计方法29-31
• 第三章 Ka波段MEMS滤波器设计31-45
• 3.1 设计指标31
• 3.2 谐振器结构及材料的选择31-35
• 3.2.1 滤波器谐振器的选择31-33
• 3.2.2 滤波器材料的选择33-35
• 3.3 SIW滤波器的设计与计算35-38
• 3.3.1 SIW滤波器谐振器尺寸计算35-37
• 3.3.2 SIW滤波器耦合设计37
• 3.3.3 SIW滤波器输入输出设计37-38
• 3.4 Ka波段MEMS滤波器设计38-43
• 3.4.1 滤波器结构设计38-39
• 3.4.2 滤波器单腔设计39
• 3.4.3 滤波器的耦合设计39-40
• 3.4.4 滤波器结仿真优化设计40-43
• 3.5 与相同结构滤波器对比43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 C波段MEMS滤波器设计45-55
• 4.1 设计指标45
• 4.2 谐振器和材料的选取45-46
• 4.3 交指滤波器的设计原理46-47
• 4.4 C波段双层MEMS滤波器设计47-51
• 4.4.1 滤波器初始结构参数设计47-49
• 4.4.2 滤波器的仿真优化设计49-51
• 4.5 与相同结构滤波器对比51-52
• 4.6 双层结构推广到其他波段52-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第五章 MEMS滤波器制作和封装测试55-68
• 5.1 MEMS工艺55-60
• 5.2 滤波器的封装及测试环境60-61
• 5.3 Ka波段单层滤波器工艺制作流程及测试分析61-63
• 5.3.1 Ka波段单层滤波器工艺制作流程61-62
• 5.3.2 Ka波段单层滤波器实物测试与分析62-63
• 5.4 C波段双层滤波器工艺制作流程及测试分析63-67
• 5.4.1 C波段双层滤波器工艺制作流程63-64
• 5.4.2 C波段双层滤波器实物测试与分析64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李文明;李骁骅;杨月寒;刘海文;杨谟华;于奇;;微波MEMS滤波器的研究进展[J];空间电子技术;2010年01期

2 欧阳炜霞;张永华;王超;郭兴龙;赖宗声;;基于MEMS技术的微波滤波器研究进展[J];微纳电子技术;2008年04期

3 王清芬;马延爽;;耦合系数法设计微波带通滤波器及CAD实现[J];无线电通信技术;2008年01期

4 杨华;朱洪亮;谢红云;赵玲娟;周帆;王圩;;在高阻硅衬底上制备低微波损耗的共面波导(英文)[J];半导体学报;2006年01期

5 张鉴,黄庆安;ICP刻蚀技术与模型[J];微纳电子技术;2005年06期

6 赵小林,王西宁,周勇,蔡炳初;双层悬空结构射频微电感制作研究[J];微纳电子技术;2005年01期

7 徐凯,潘石,吴世法,孙伟,李银丽;热拉伸和化学腐蚀相结合制备弯曲光纤探针[J];物理学报;2003年05期

8 刘光辉,亢春梅;MEMS技术的现状和发展趋势[J];传感器技术;2001年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴边;无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D];西安电子科技大学;2008年

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本文编号：884815