专利名称：一种微波衰减器的制作方法
技术领域：
本发明是利用微机械开关控制微波衰减器多个吸收电阻的接入，通过接入不同阻值吸收电阻的排列组合，实现不同的衰减量，从而达到调节微波信号功率的目的，属于微电子器件技术领域。
背景技术：
在射频系统中，微波衰减器由于可以在宽频带内对微波功率进行衰减控制，消除多级微波放大电路各级之间输出功率的不匹配，增加系统的可靠性和稳定性，因此有着十分重要的作用。微波衰减器针对多级微波放大电路中前级放大电路输出功率与后级放大电路输入功率的不匹配，通过使用吸收电阻等阻抗元件构成衰减电路拓扑结构，得到一定的衰减量以调节过大的前级放大电路输出功率，实现各级微波放大电路在工作频段内输入输出功率的合理分配。目前，微波衰减器按其原理分为反射式和吸收式两种，按其传输介质则分为波导式、同轴式和集成传输式三种。反射式微波衰减器是采用隔离器加无耗衰减网络的方式，使得衰减网络反射回来的能量被隔离器消耗，这种方法设计简便，而且隔离器的输入输出驻波较小，然而，采用隔离器使得其体积较大，无法与电路集成，且难以实现宽带工作。吸收式微波衰减器是采用吸收电阻的方式，通过吸收电阻对能量加以消耗，这种方法具有体积小、易于集成、能够实现宽带工作等优势，但是设计困难，驻波特性较之隔离器稍差。由于集成传输线结构为平面结构，能够与微电子工艺相兼容，因此应用最为广泛。上述两类微波衰减器虽然各有不同，但是其有一个共同的特点，就是只能针对某一特定的衰减量进行设计，无法实现衰减量的可重构，但是，对于微波放大电路来说，其各级微波放大电路的输入输出功率会随着工作时间的增加而变化，使得微波衰减器失去了应有的作用，导致整个微波放大电路性能的劣化。为了解决这个问题，可重构微波衰减器结构被提出，其采用PIN 二极管结合吸收电阻构成衰减电路，通过驱动电压控制PIN 二极管的通断，进而实现衰减量的调节。然而，PIN 二极管由于在隔离度、插入损耗、截止频率、功耗等方面的问题，影响了采用PIN 二极管的可重构微波衰减器结构的微波性能。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种微波衰减器，该衰减器是利用微机械开关控制微波衰减器多个吸收电阻的接入，实现在线实时的衰减量之间的转换。微机械开关具有高隔离度、低插入损耗、高截止频率、低功耗等优势，有效的改善了整个器件的微波性能。该结构能够解决在材料、工艺、可靠性、可重复性和生产成本等诸多方面的问题，从而为实现基于MEMS技术的衰减器结构在微波放大电路中的产业化应用提供了支持和保证。技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种微波衰减器，该衰减器包括衬底，设置在衬底上的共面波导，第一吸收电阻、第二吸收电阻、第一微机械开关、第二微机械开关;
其中，共面波导包括共面波导信号线和关于共面波导信号线对称设置的第一共面波导、地线和第二共面波导地线，
第一吸收电阻一端接共面波导地线，另一端与共面波导信号线断开，断开位置处放置第一微机械开关，第一微机械开关用于控制吸收第一电阻与共面波导信号线的通断；
第二吸收电阻一端接共面波导地线，另一端与共面波导信号线断开，断开位置处放置第二微机械开关，第二微机械开关用于控制吸收第二电阻与共面波导信号线的通断。优选的，该衰减器采用GaAs或Si为衬底，第一吸收电阻和第二吸收电阻之间相距四分之一波长距离，第一吸收电阻和第二吸收电阻的阻值按照二进制方法选取。
优选的，第一电阻包括相互并联连接的若干电阻；第二电阻包括若干相互并联连接的电阻。有益效果长期以来由于微波衰减器结构或是采用只针对某一特定衰减量的设计，或是采用PIN 二极管实现结构的可重构，这些方法具有微波性能差、可选择性少等缺点，制约了微波衰减器在放大电路中的应用。本发明中的可重构MEMS微波衰减器通过微机械开关结构和不同阻值吸收电阻的引入，寻找到了利用微机械开关实现结构可重构的方法，实现了器件微波性能和适用性的大幅提高，为微波放大电路在宽频带下各级之间优良的匹配性、可靠性和性能稳定性提供了关键支撑。同时，可重构MEMS微波衰减器具有应用范围广、结构简单、频率范围宽、工艺兼容性好、集成度高等优点。
图I是可重构MEMS微波衰减器结构示意图。其中有共面波导1，共面波导信号线11，第一共面波导地线la，第二共面波导地线lb，第一吸收电阻21，第二吸收电阻22，第一微机械开关31，第二微机械开关32。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。参见图1，本发明提供的微波衰减器，该衰减器包括衬底，设置在衬底上的共面波导1，第一吸收电阻21、第二吸收电阻22、第一微机械开关31、第二微机械开关32 ；
其中，共面波导I包括共面波导信号线11和关于共面波导信号线11对称设置的第一共面波导地线Ia和第二共面波导地线lb，
第一吸收电阻21 —端接共面波导地线la，另一端与共面波导信号线11断开，断开位置处放置第一微机械开关31，第一微机械开关31用于控制吸收第一电阻21与共面波导信号线11的通断；
第二吸收电阻22 —端接共面波导地线lb，另一端与共面波导信号线11断开，断开位置处放置第二微机械开关32，第二微机械开关32用于控制吸收第二电阻22与共面波导信号线11的通断。该衰减器采用GaAs或Si为衬底，第一吸收电阻21和第二吸收电阻22之间相距四分之一波长距离，第一吸收电阻21和第二吸收电阻22的阻值按照二进制方法选取。第一电阻21包括相互并联连接的若干电阻；第二电阻22包括若干相互并联连接的电阻。本发明中的可重构MEMS微波衰减器以GaAs或Si为衬底，在GaAs或Si衬底上设有共面波导1，在共面波导信号线11上相距约四分之一波长距离分别放置N个第一吸收电阻21和N个第二吸收电阻22，N个第一吸收电阻21和N个第二吸收电阻22的阻值选取按照阻值依次增大两倍的二进制方法合理选取，例如吸收电阻的最小阻值为a，则N个吸收电阻阻值依次选取a，2a，4a…2^1 N个第一吸收电阻21 —端接地，另一端放置在共面波导信号线11附近，但是与信号线断开，由放置在该断开位置的N个第一微机械开关31控制N个第一吸收电阻21与共面波导信号线11的通断，N个第二吸收电阻22 —端接地，另一端放置在共面波导信号线11附近，但是与信号线断开，由放置在该断开位置的N个第二微机械开关32控制N个第二吸收电阻22与共面波导信号线11的通断，由于第一吸收电阻21和第二吸收电阻22的阻值按照二进制方法进行选取，因此通过排列组合接入不同的吸收电阻，即可得到2N中不同的衰减量，实现衰减器结构的可重构。本发明中的可重构MEMS微波衰减器不同于传统可重构衰减器结构，该结构利用微机械开关控制微波衰减器吸收电阻的接入，使得微波衰减器可以实现多种衰减量的可重构。可重构MEMS微波衰减器具有以下主要特点一、采用微波衰减器与微机械开关相结合的原理，实现多种衰减量的转换，即实现结构的可重构；二、可重构MEMS微波衰减器的吸收电阻选取不同的阻值，可以通过微机械开关的控制实现多种排列组合，大大提高了各种衰减量的可选择范围；三、可重构MEMS微波衰减器结构几乎不增加整个器件的面积，集成度高；四、可重构MEMS微波衰减器的制作无需特殊的材料和工艺，能够与Si或GaAs丽IC工艺完全兼容。区分是否为该结构的标准如下
(a)采用共面波导结构，
(b)采用微机械开关控制吸收电阻与共面波导信号线的通断，
(C)采用一定的方法(如二进制)选择吸收电阻的阻值。满足以上三个条件的结构即应视为该可重构MEMS微波衰减器的结构。本发明中的可重构MEMS微波衰减器以GaAs或Si为衬底，在GaAs或Si衬底上设有共面波导，在共面波导上相距约四分之一波长距离放置多个吸收电阻，这些吸收电阻一端接地，另一端放置在共面波导信号线附近，但是与信号线断开，由放置在该断开位置的微机械开关控制吸收电阻与信号线的通断，由于吸收电阻按照一定方法选取不同的阻值，通过排列组合接入不同的吸收电阻即可实现衰减器结构的可重构。本发明中的可重构MEMS微波衰减器结构可以实现在射频系统中的产业化应用，进而推动微波放大模块产业的发展。本发明中的可重构MEMS微波衰减器采用集成传输线的吸收式微波衰减器基本结构，但是不同于传统可重构衰减器结构，该结构利用微机械开关控制微波衰减器吸收电阻的接入，使得微波衰减器可以实现多种衰减量的可重构。相比而言，可重构MEMS微波衰减器具有以下主要特点一、采用微波衰减器与微机械开关相结合的原理，实现多种衰减量的转换，即实现结构的可重构；二、可重构MEMS微波衰减器的吸收电阻选取不同的阻值，可以通过微机械开关的控制实现多种排列组合，大大提高了各种衰减量的可选择范围；三、可重构MEMS微波衰减器结构几乎不增加整个器件的面积，集成度高；四、可重构MEMS微波衰减器的制作无需特殊的材料和工艺，能够与Si或GaAs丽IC工艺完全兼容。 基于以上可重构MEMS微波衰减器结构的特点，很明显的可以看出本发明与传统、可重构微波衰减器相比实现了高性能、多选择性的衰减量的可重构，对微波放大电路的适应性大幅提高，并兼顾有结构简单、体积小、与Si或GaAs MMIC工艺兼容、高重复性、低生产成本等优点，很好的满足了射频系统对器件的基本要求。因此，可重构MEMS微波衰减器的 结构具有较好的应用价值和广阔的市场潜力。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
权利要求
1.ー种微波衰减器，其特征在于该衰减器包括衬底，设置在衬底上的共面波导(1)，第一吸收电阻(21)、第二吸收电阻(22)、第一微机械开关(31)、第二微机械开关(32)； 其中，共面波导(I)包括共面波导信号线(11)和关于共面波导信号线(11)对称设置的第一共面波导地线(Ia)和第二共面波导地线(lb)， 第一吸收电阻(21)—端接共面波导地线(la)，另一端与共面波导信号线(11)断开，断开位置处放置第一微机械开关(31)，第一微机械开关(31)用于控制吸收第一电阻(21)与共面波导信号线(11)的通断； 第二吸收电阻(22) —端接共面波导地线(Ib),另一端与共面波导信号线(11)断开，断开位置处放置第二微机械开关(32)，第二微机械开关(32)用于控制吸收第二电阻(22)与共面波导信号线(11)的通断。
2.根据权利要求I所述的微波衰减器，其特征在于该衰减器采用GaAs或Si为衬底，第一吸收电阻(21)和第二吸收电阻(22)之间相距四分之一波长距离，第一吸收电阻(21)和第二吸收电阻(22)的阻值按照ニ进制方法选取。
3.根据权利要求I所述的微波衰减器，其特征在于第一电阻(21)包括相互并联连接的若干电阻；第二电阻(22)包括若干相互并联连接的电阻。
全文摘要
本发明提供了一种微波衰减器，该衰减器包括衬底，设置在衬底上的共面波导(1)，第一吸收电阻(21)、第二吸收电阻(22)、第一微机械开关(31)、第二微机械开关(32)；其中，共面波导(1)包括共面波导信号线(11)和关于共面波导信号线(11)对称设置的第一共面波导地线(1a)和第二共面波导地线(1b)，第一吸收电阻(21)一端接共面波导地线(1a)，另一端与共面波导信号线(11)断开，断开位置处放置第一微机械开关(31)。该结构利用微机械开关的通断控制微波衰减器吸收电阻的接入，使得微波衰减器可以实现多种衰减量的可重构，即实现衰减器结构的可重构。
文档编号B81B7/00GK102637935SQ20121013358
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者韩磊 申请人:东南大学