一种混合型mems移相器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波通信、雷达领域及微机电系统(MEMS)技术领域中的元器件技术领域，具体的说，是涉及一种混合型MEMS毫米波太赫兹移相器。
【背景技术】
[0002]相控阵雷达与机械扫描雷达相比，其天线无需转动，波扫描更灵活，能跟踪更多的目标，抗干扰性能好，是一种重要的电扫方式。移相器作为相控阵雷达中相控阵天线的关键组件，其成本、性能直接影响着相控阵雷达系统的造价和性能。
[0003]近年来，RF MEMS移相器由于具有尺寸小、低功耗、低损耗、高线性度以及批量制作成本低等特点，得到广泛的关注。开关线型移相器是RF MEMS移相器的一种主要类型；通过高阻抗分布式元件、集总元件或者叉指式共面波导传输线形成的相位延迟传输网络，能减小移相器大相移单元位传输线的芯片面积。例如:申请号:CN200710191173.6的专利“一种小型化MEMS开关线移相器”和申请号:CN200510112228.0的专利“开关线型移相器”，但是，上述专利所采用的技术手段仅仅减小了传输网络的面积，而并未有效地减小芯片面积。现有技术存在的主要缺陷如下:
(1)多位开关线型移相器，每一位都需要四个单刀单掷开关或者两个单刀双掷开关、相位延迟网络和相位参考网络，构成的芯片面积较大，且所使用的MEMS开关过多，不利于器件成品率；
(2)基于单刀多掷开关的开关线型移相器工艺难度大，设计优化工作量大，也不利于大批量加工和应用；
(3)毫米波太赫兹移相器由于器件尺寸小，存在工艺敏感性强、相移精度差的问题；
(4)MEMS开关线型移相器由于是一种TTD移相器，在恒定相移的应用领域带宽受限，尤其在毫米波太赫兹波段，相移随着频率变化剧烈。
[0004]因此，研发一种小型化、高工艺容差度、宽频带、高相移精度、低功耗、低工艺难度的移相器，就成为了本领域技术人员的重要课题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、具有小型化、高工艺容差度、宽频带、高相移精度、低功耗、低工艺难度的优点，可应用于毫米波太赫兹频段通信雷达设备中的混合型MEMS移相器。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种混合型MEMS移相器，包括基底，设置于基底底部的微带传输线接地线，相位延迟网络和相位参考网络，用于连接相位延迟网络和相位参考网络的两个功率分配器；所述功率分配器通过两个单刀单掷开关或者一个单刀双掷开关与相位延迟网络和相位参考网络连接，其中，所述功率分配器的两个端口分别与所述相位延迟网络和所述相位参考网络连接；所述单刀单掷开关或者单刀双掷开关为并联型MEMS开关； 所述相位参考网络由一个或者两个MEMS可变电容和两个分别与MEMS可变电容两侧连接并用于连接所述并联型MEMS开关的连接传输线构成；或者，所述相位参考网络由一个或者两个工作于模拟状态的并联型MEMS开关和两个分别与工作于模拟状态的并联型MEMS开关两侧连接并用于连接所述单刀单掷开关或者单刀双掷开关的连接传输线构成；
所述相位延迟网络由两个或者两个以上MEMS可变电容和两个位于两侧用于连接所述并联型MEMS开关的连接传输线构成；或者，所述相位延迟网络由两个或者两个以上工作于模拟状态的并联型MEMS和两个位于两侧用于连接所述单刀单掷开关或者单刀双掷开关的连接传输线构成。
[0007]优选的，所述功率分配器为输入输出微带T型结功分器。
[0008]具体的说，所述并联型MEMS开关包括第一射频信号线，第一 MEMS可动直型梁，第一 MEMS拴式支撑梁，第一销区，第一接地金属块，第一接地通孔，两个第一分立直流电极，两个第一直流驱动偏置线以及第一偏置焊盘；
其中:
所述第一射频信号线用于连接所述的连接传输线，其设置于所述基底上并位于第一MEMS可动直型梁的下方；
所述第一 MEMS可动直型梁悬浮设置于两个第一分立直流电极之间；
所述第一 MEMS拴式支撑梁为四个且分别位于第一 MEMS可动直型梁的四角并与之相连；所述第一 MEMS拴式支撑梁一端通过所述第一锚区与所述第一接地金属块连接，所述第一接地通孔设置于所述第一接地金属块上并用于连接所述微带传输线接地线；
所述第一偏置焊盘通过一个所述第一直流驱动偏置线与其中一个所述第一分立直流电极连接，另一个所述第一直流驱动偏置线用于连接两个所述第一分立直流电极。
[0009]所述第一 MEMS可动直型梁正下方的所述第一射频信号线上涂覆有一层绝缘介质层O
[0010]均与相位延迟网络连接的所述并联型MEMS开关位于同一支路，位于同一支路的所述并联型MEMS开关通过同一个直流PAD馈电，且两个并联型MEMS开关与所述第一偏置焊盘的第一直流驱动偏置线相连；
均与相位参考网络连接的所述并联型MEMS开关位于同一支路，位于同一支路的所述并联型MEMS开关通过同一个直流PAD馈电，且两个并联型MEMS开关与所述第一偏置焊盘的第一直流驱动偏置线相连。
[0011]具体的说，所述MEMS可变电容包括第二射频信号线，第二 MEMS可动直型梁，第二MEMS轮状支撑梁，第二锚区，第二接地金属块，第二接地通孔，两个第二分立直流电极，两个第二直流驱动偏置线以及第二偏置焊盘；
其中:
所述第二射频信号线用于连接所述的连接传输线，其设置于所述基底上并位于第二MEMS可动直型梁的下方；
所述第二 MEMS可动直型梁设置于两个第二分立直流电极之间；
所述第二 MEMS轮状支撑梁呈向逆时针方向弯折的弯折结构，其数量为四个且分别位于第二 MEMS可动直型梁的四角并与之相连；所述第二 MEMS轮状支撑梁一端通过所述第二锚区与所述第二接地金属块连接，所述第二接地通孔设置于所述第二接地金属块上并用于连接所述微带传输线接地线；
所述第二偏置焊盘通过一个所述第二直流驱动偏置线与其中一个所述第二分立直流电极连接，另一个所述第二直流驱动偏置线用于连接两个所述第二分立直流电极。
[0012]优选的，所述第二 MEMS可动直型梁正下方的所述第二射频信号线上涂覆有一层绝缘介质层。
[0013]优选的，所述基底为减薄基底，其材料为石英、玻璃或者与CMOS兼容的硅衬底。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明中将开关线型移相器和分布式可变电容相位延迟网络、可变电容相位参考网络结构结合起来，具有参考网络和延迟网络隔离度高、相移量小范围内模拟可调的优势。
[0015](2)本发明调谐自由度高(参考网络和延迟网络的选通，参考网络和延迟网络相位均可以调节)，能够进行移相器不同相移状态下的自适应相移补偿，提高移相器相移精度，具有高工艺容差型，降低了工艺难度，有利于毫米波太赫兹频段的应用。同时，能够在不同的工作频率下补偿相移量随频率的变化，拓宽移相器恒定相移量的工作带宽。
[0016](3)本发明中通过参考网络和延迟网络的选通实现大相移量(180°和90° )，通过参考网络和延迟网络本身的模拟可调性能得到小相移量(5.625°，11.25° ,22.5°和45° )，采用这种复合位的设计，显著节约多位移相器的面积，减小所采用的MEMS开关数目，提尚成品率。
【附图说明】
[0017]图1为本发明-实施例1的结构示意图。
[0018]图2为本发明中并联型MEMS开关的结构示意图。
[0019]图3为图2的A-A剖视图。
[0020]图4为图2的B-B剖视图。
[0021]图5为本发明中MEMS可变电容的结构示意图。
[0022]图6为本发明-实施例2的结构示意图。
[0023]图7为本发明-实施例3的结构示意图。
[0024]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下:
1-基底，2-功率分配器，3-相位参考网络，4-相位延迟网络，5-并联型MEMS开关，6-MEMS可变电容，7-微带传输线接地线，8-连接传输线；
51-第一射频信号线，52-第一 MEMS可动直型梁，53-第一 MEMS拴式支撑梁，54-第一锚区，55-第一接地金属块，56-第一接地通孔，57-第一分立直流电极