如何使用MEMS技术实现微波滤波器

　　滤波器作为一种选频元件，用来抑制噪声、选择或限定RF/微波信号的频段范围，在许多RF/微波应用中起着重要的作用。传统的滤波器体积大、制造成本高并且不容易与单片集成电路集成，在毫米波频段内损耗大，而由微电子技术与机械、光学等领域交叉融合而产生的MEMS 技术，具有小型化、多样化以及可集成化的特点 。 MEMS 技术与RF技术的结合，即RF MEMS 技术，为新一代独特的、高性能滤波器的实现提供了新的机遇。目前人们将 MEMS 技术运用到RF/微波滤波器的设计制造中，得到了高性能、小尺寸、重量轻，并且成本低的MEMS 滤波器。MEMS RF/ 微波滤波器可以用集总元件设计也可以用分布元件设计，它们可以利用各种结构实现，例如微带线、波导腔、共面波导等。当然，它们也可以由多种制造工艺实现。

　　1、硅体微加工MEMS 滤波器

　　硅体微加工技术是通过对衬底硅的腐蚀加工来实现器件的立体结构，并且常辅以Si-Si 晶片键合和Si-玻璃键合等手段。由于单晶硅有晶向的区分，可以用化学的方法（ 如用KOH） 实现很好的各向异性选择性刻蚀，这是硅体微加工的基础。硅体微加工技术可以方便地实现较大纵向尺寸的立体加工。基于硅体微加工技术，人们实现了多种MEMS滤波器。

　　1.1、薄膜和微带线滤波器

　　为了减小高频段时来自于衬底的损耗，利用硅体微加工技术的乙二胺邻苯二酚（ ethylenediamine pyrocatechol，EDP） 湿法刻蚀硅形成的腔体实现微带线的悬空，S. V. Robertson 等人［2］ 制作了W波段（ 94.7 GHz） 耦合线带通滤波器。滤波器的几何图形被制作在一个由薄膜支撑的传输线上，如图1所示，传输线就相当于悬浮在空气介质中，介质损耗几乎可以被忽略，且能避免遭受辐射和产生色散寄生效应。该滤波器的通带插损为3.6 dB，其中导体损耗是整个部件插损的主要组成部分。部件的相对带宽为6.1%。与该技术类似，M. Chatras 等人［3］在高阻硅衬底上实现了中心频率为30 GHz 的高性能带通薄膜滤波器。薄膜下的硅用四甲基氢氧化氨（ tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH） 选择性刻蚀。该滤波器插入损耗只有1.8 dB，并且易于集成到利用倒装芯片技术的电路中。