專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微波衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制微波衰減器多個(gè)吸收電阻的接入，通過(guò)接入不同阻值吸收電阻的排列組合，實(shí)現(xiàn)不同的衰減量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)微波信號(hào)功率的目的，屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在射頻系統(tǒng)中，微波衰減器由于可以在寬頻帶內(nèi)對(duì)微波功率進(jìn)行衰減控制，消除多級(jí)微波放大電路各級(jí)之間輸出功率的不匹配，增加系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，因此有著十分重要的作用。微波衰減器針對(duì)多級(jí)微波放大電路中前級(jí)放大電路輸出功率與后級(jí)放大電路輸入功率的不匹配，通過(guò)使用吸收電阻等阻抗元件構(gòu)成衰減電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得到一定的衰減量以調(diào)節(jié)過(guò)大的前級(jí)放大電路輸出功率，實(shí)現(xiàn)各級(jí)微波放大電路在工作頻段內(nèi)輸入輸出功率的合理分配。目前，微波衰減器按其原理分為反射式和吸收式兩種，按其傳輸介質(zhì)則分為波導(dǎo)式、同軸式和集成傳輸式三種。反射式微波衰減器是采用隔離器加無(wú)耗衰減網(wǎng)絡(luò)的方式，使得衰減網(wǎng)絡(luò)反射回來(lái)的能量被隔離器消耗，這種方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，而且隔離器的輸入輸出駐波較小，然而，采用隔離器使得其體積較大，無(wú)法與電路集成，且難以實(shí)現(xiàn)寬帶工作。吸收式微波衰減器是采用吸收電阻的方式，通過(guò)吸收電阻對(duì)能量加以消耗，這種方法具有體積小、易于集成、能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶工作等優(yōu)勢(shì)，但是設(shè)計(jì)困難，駐波特性較之隔離器稍差。由于集成傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，能夠與微電子工藝相兼容，因此應(yīng)用最為廣泛。上述兩類(lèi)微波衰減器雖然各有不同，但是其有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是只能針對(duì)某一特定的衰減量進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)衰減量的可重構(gòu)，但是，對(duì)于微波放大電路來(lái)說(shuō)，其各級(jí)微波放大電路的輸入輸出功率會(huì)隨著工作時(shí)間的增加而變化，使得微波衰減器失去了應(yīng)有的作用，導(dǎo)致整個(gè)微波放大電路性能的劣化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可重構(gòu)微波衰減器結(jié)構(gòu)被提出，其采用PIN 二極管結(jié)合吸收電阻構(gòu)成衰減電路，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓控制PIN 二極管的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)衰減量的調(diào)節(jié)。然而，PIN 二極管由于在隔離度、插入損耗、截止頻率、功耗等方面的問(wèn)題，影響了采用PIN 二極管的可重構(gòu)微波衰減器結(jié)構(gòu)的微波性能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種微波衰減器，該衰減器是利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制微波衰減器多個(gè)吸收電阻的接入，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)的衰減量之間的轉(zhuǎn)換。微機(jī)械開(kāi)關(guān)具有高隔離度、低插入損耗、高截止頻率、低功耗等優(yōu)勢(shì)，有效的改善了整個(gè)器件的微波性能。該結(jié)構(gòu)能夠解決在材料、工藝、可靠性、可重復(fù)性和生產(chǎn)成本等諸多方面的問(wèn)題，從而為實(shí)現(xiàn)基于MEMS技術(shù)的衰減器結(jié)構(gòu)在微波放大電路中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了支持和保證。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微波衰減器，該衰減器包括襯底，設(shè)置在襯底上的共面波導(dǎo)，第一吸收電阻、第二吸收電阻、第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)、第二微機(jī)械開(kāi)關(guān);
其中，共面波導(dǎo)包括共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)和關(guān)于共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)、地線(xiàn)和第二共面波導(dǎo)地線(xiàn)，
第一吸收電阻一端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)，第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)用于控制吸收第一電阻與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)的通斷；
第二吸收電阻一端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)，第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)用于控制吸收第二電阻與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)的通斷。優(yōu)選的，該衰減器采用GaAs或Si為襯底，第一吸收電阻和第二吸收電阻之間相距四分之一波長(zhǎng)距離，第一吸收電阻和第二吸收電阻的阻值按照二進(jìn)制方法選取。
優(yōu)選的，第一電阻包括相互并聯(lián)連接的若干電阻；第二電阻包括若干相互并聯(lián)連接的電阻。有益效果長(zhǎng)期以來(lái)由于微波衰減器結(jié)構(gòu)或是采用只針對(duì)某一特定衰減量的設(shè)計(jì)，或是采用PIN 二極管實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)，這些方法具有微波性能差、可選擇性少等缺點(diǎn)，制約了微波衰減器在放大電路中的應(yīng)用。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器通過(guò)微機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)和不同阻值吸收電阻的引入，尋找到了利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可重構(gòu)的方法，實(shí)現(xiàn)了器件微波性能和適用性的大幅提高，為微波放大電路在寬頻帶下各級(jí)之間優(yōu)良的匹配性、可靠性和性能穩(wěn)定性提供了關(guān)鍵支撐。同時(shí)，可重構(gòu)MEMS微波衰減器具有應(yīng)用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率范圍寬、工藝兼容性好、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是可重構(gòu)MEMS微波衰減器結(jié)構(gòu)示意圖。其中有共面波導(dǎo)1，共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11，第一共面波導(dǎo)地線(xiàn)la，第二共面波導(dǎo)地線(xiàn)lb，第一吸收電阻21，第二吸收電阻22，第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)31，第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)32。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的微波衰減器，該衰減器包括襯底，設(shè)置在襯底上的共面波導(dǎo)1，第一吸收電阻21、第二吸收電阻22、第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)31、第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)32 ；
其中，共面波導(dǎo)I包括共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11和關(guān)于共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)地線(xiàn)Ia和第二共面波導(dǎo)地線(xiàn)lb，
第一吸收電阻21 —端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)la，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)31，第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)31用于控制吸收第一電阻21與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11的通斷；
第二吸收電阻22 —端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)lb，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)32，第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)32用于控制吸收第二電阻22與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11的通斷。該衰減器采用GaAs或Si為襯底，第一吸收電阻21和第二吸收電阻22之間相距四分之一波長(zhǎng)距離，第一吸收電阻21和第二吸收電阻22的阻值按照二進(jìn)制方法選取。第一電阻21包括相互并聯(lián)連接的若干電阻；第二電阻22包括若干相互并聯(lián)連接的電阻。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器以GaAs或Si為襯底，在GaAs或Si襯底上設(shè)有共面波導(dǎo)1，在共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11上相距約四分之一波長(zhǎng)距離分別放置N個(gè)第一吸收電阻21和N個(gè)第二吸收電阻22，N個(gè)第一吸收電阻21和N個(gè)第二吸收電阻22的阻值選取按照阻值依次增大兩倍的二進(jìn)制方法合理選取，例如吸收電阻的最小阻值為a，則N個(gè)吸收電阻阻值依次選取a，2a，4a…2^1 N個(gè)第一吸收電阻21 —端接地，另一端放置在共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11附近，但是與信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)，由放置在該斷開(kāi)位置的N個(gè)第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)31控制N個(gè)第一吸收電阻21與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11的通斷，N個(gè)第二吸收電阻22 —端接地，另一端放置在共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11附近，但是與信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)，由放置在該斷開(kāi)位置的N個(gè)第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)32控制N個(gè)第二吸收電阻22與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)11的通斷，由于第一吸收電阻21和第二吸收電阻22的阻值按照二進(jìn)制方法進(jìn)行選取，因此通過(guò)排列組合接入不同的吸收電阻，即可得到2N中不同的衰減量，實(shí)現(xiàn)衰減器結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器不同于傳統(tǒng)可重構(gòu)衰減器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制微波衰減器吸收電阻的接入，使得微波衰減器可以實(shí)現(xiàn)多種衰減量的可重構(gòu)。可重構(gòu)MEMS微波衰減器具有以下主要特點(diǎn)一、采用微波衰減器與微機(jī)械開(kāi)關(guān)相結(jié)合的原理，實(shí)現(xiàn)多種衰減量的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)；二、可重構(gòu)MEMS微波衰減器的吸收電阻選取不同的阻值，可以通過(guò)微機(jī)械開(kāi)關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)多種排列組合，大大提高了各種衰減量的可選擇范圍；三、可重構(gòu)MEMS微波衰減器結(jié)構(gòu)幾乎不增加整個(gè)器件的面積，集成度高；四、可重構(gòu)MEMS微波衰減器的制作無(wú)需特殊的材料和工藝，能夠與Si或GaAs麗IC工藝完全兼容。區(qū)分是否為該結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)如下
(a)采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，
(b)采用微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制吸收電阻與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)的通斷，
(C)采用一定的方法(如二進(jìn)制)選擇吸收電阻的阻值。滿(mǎn)足以上三個(gè)條件的結(jié)構(gòu)即應(yīng)視為該可重構(gòu)MEMS微波衰減器的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器以GaAs或Si為襯底，在GaAs或Si襯底上設(shè)有共面波導(dǎo)，在共面波導(dǎo)上相距約四分之一波長(zhǎng)距離放置多個(gè)吸收電阻，這些吸收電阻一端接地，另一端放置在共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)附近，但是與信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)，由放置在該斷開(kāi)位置的微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制吸收電阻與信號(hào)線(xiàn)的通斷，由于吸收電阻按照一定方法選取不同的阻值，通過(guò)排列組合接入不同的吸收電阻即可實(shí)現(xiàn)衰減器結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在射頻系統(tǒng)中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)微波放大模塊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本發(fā)明中的可重構(gòu)MEMS微波衰減器采用集成傳輸線(xiàn)的吸收式微波衰減器基本結(jié)構(gòu)，但是不同于傳統(tǒng)可重構(gòu)衰減器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)控制微波衰減器吸收電阻的接入，使得微波衰減器可以實(shí)現(xiàn)多種衰減量的可重構(gòu)。相比而言，可重構(gòu)MEMS微波衰減器具有以下主要特點(diǎn)一、采用微波衰減器與微機(jī)械開(kāi)關(guān)相結(jié)合的原理，實(shí)現(xiàn)多種衰減量的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)；二、可重構(gòu)MEMS微波衰減器的吸收電阻選取不同的阻值，可以通過(guò)微機(jī)械開(kāi)關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)多種排列組合，大大提高了各種衰減量的可選擇范圍；三、可重構(gòu)MEMS微波衰減器結(jié)構(gòu)幾乎不增加整個(gè)器件的面積，集成度高；四、可重構(gòu)MEMS微波衰減器的制作無(wú)需特殊的材料和工藝，能夠與Si或GaAs麗IC工藝完全兼容。 基于以上可重構(gòu)MEMS微波衰減器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，很明顯的可以看出本發(fā)明與傳統(tǒng)、可重構(gòu)微波衰減器相比實(shí)現(xiàn)了高性能、多選擇性的衰減量的可重構(gòu)，對(duì)微波放大電路的適應(yīng)性大幅提高，并兼顧有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、與Si或GaAs MMIC工藝兼容、高重復(fù)性、低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿(mǎn)足了射頻系統(tǒng)對(duì)器件的基本要求。因此，可重構(gòu)MEMS微波衰減器的 結(jié)構(gòu)具有較好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)潛力。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書(shū)中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種微波衰減器，其特征在于該衰減器包括襯底，設(shè)置在襯底上的共面波導(dǎo)(1)，第一吸收電阻(21)、第二吸收電阻(22)、第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)(31)、第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)(32)； 其中，共面波導(dǎo)(I)包括共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)和關(guān)于共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)地線(xiàn)(Ia)和第二共面波導(dǎo)地線(xiàn)(lb)， 第一吸收電阻(21)—端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)(la)，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)(31)，第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)(31)用于控制吸收第一電阻(21)與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)的通斷； 第二吸收電阻(22) —端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)(Ib),另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)(32)，第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)(32)用于控制吸收第二電阻(22)與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波衰減器，其特征在于該衰減器采用GaAs或Si為襯底，第一吸收電阻(21)和第二吸收電阻(22)之間相距四分之一波長(zhǎng)距離，第一吸收電阻(21)和第二吸收電阻(22)的阻值按照ニ進(jìn)制方法選取。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波衰減器，其特征在于第一電阻(21)包括相互并聯(lián)連接的若干電阻；第二電阻(22)包括若干相互并聯(lián)連接的電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微波衰減器，該衰減器包括襯底，設(shè)置在襯底上的共面波導(dǎo)(1)，第一吸收電阻(21)、第二吸收電阻(22)、第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)(31)、第二微機(jī)械開(kāi)關(guān)(32)；其中，共面波導(dǎo)(1)包括共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)和關(guān)于共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)地線(xiàn)(1a)和第二共面波導(dǎo)地線(xiàn)(1b)，第一吸收電阻(21)一端接共面波導(dǎo)地線(xiàn)(1a)，另一端與共面波導(dǎo)信號(hào)線(xiàn)(11)斷開(kāi)，斷開(kāi)位置處放置第一微機(jī)械開(kāi)關(guān)(31)。該結(jié)構(gòu)利用微機(jī)械開(kāi)關(guān)的通斷控制微波衰減器吸收電阻的接入，使得微波衰減器可以實(shí)現(xiàn)多種衰減量的可重構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)衰減器結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)。
文檔編號(hào)B81B7/00GK102637935SQ20121013358
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者韓磊 申請(qǐng)人:東南大學(xué)