一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器

本发明属于滤波器件领域，具体涉及一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器。

背景技术：

1、随着无线通信技术的不断发展，现代无线通信系统及各类电子终端产品向着器件小型化、高集成度、多功能一体化的方向不断发展。滤波器是无线通信系统中应用最为广泛的元件，也是最基本的信号处理器件。通常射频前端需要采用不同的滤波器组实现从多频段的信号中分离出所需要的频谱信号的功能，这就需要不同的滤波器组进行处理，这使得射频前端体积增大，结构变复杂，也会影响性能。因此可重构滤波器成为研究热点。

2、可重构滤波器包括主要包括中心频带可重构、带宽可重构两种。可重构滤波器目前的主要实现方式有：变容二极管、pin二极管、可调谐介质材料、微电子机械技术(mems)等。变容二极管是利用施加不同的电压改变电容的方法实现。pin二极管是利用加载偏置电压实现的。加载正向电压时，pin二极管等效为一个小电阻，加载反向电压时，可以等效为一个rc并联电路，呈现高阻。可调谐介质材料指外加电场时，介电常数发生改变，引起电容变化。mems技术实现可调谐滤波器有几种方式实现：谐振器调谐、mems电容加载、mems可调电容等。

3、现有技术问题是：一般需要外加电压使其保持一定的状态，这导致了驱动成本的增加；如变容二极管，施加不同的驱动电压，其结电容发生变化，但大的射频信号会在滤波器上导致非线性，这也会影响到滤波器的性能。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，包括：基板、开关加热电极层、介质隔离层、gete层、电极层、背面接地层、滤波器谐振环；

2、所述基板用于支撑整个器件结构，基板上下两面都生长有氮化硅层；

3、所述开关加热电极层嵌入所述基板特定的凹槽内，用于加热gete层使其相变；

4、所述介质隔离层设置在所述开关加热电极层与所述gete层之间，用于隔离所述开关加热电极层与所述gete层；

5、所述电极层位于所述gete层上方与所述滤波器谐振环连接，用于固定所述gete层与所述滤波器谐振环；

6、所述背面接地层位于所述基板底部。

7、优选的，所述加热层、介质隔离层、gete层、电极层组成相变开关。

8、优选的，所述基板材料选用单面抛光的高阻硅。

9、优选的，所述开关加热电极层材料选用钨。

10、优选的，所述介质隔离层材料选用氮化硅。

11、优选的，所述电极层、所述背面接地层以及所述滤波器谐振环材料选用导电性好的金属且所述电极层下方附有一层ti粘附层用于增加电极层粘附性。

12、优选的，所述滤波器谐振环，包括：开口谐振环与缝隙耦合馈电结构，所述缝隙耦合馈电结构与开口谐振环通过耦合的方式实现馈电连接。

13、进一步的，所述缝隙耦合馈电结构与开口谐振环通过耦合的方式实现馈电连接，包括：

14、所述开口谐振环本身可视为电感，电荷在谐振环自身缺口处聚集形成电容，开口谐振环之间产生缝隙耦合电容，形成谐振电路。

15、优选的，所述开关加热电极层、介质隔离层、gete层、电极层、滤波器谐振环均为两个，整体呈对称结构分布。

16、本发明的有益效果：本发明设计的滤波器，通过加热开关加热电极层温度达到gete相变材料的相变温度时，gete相变材料从非晶态转化为晶态；当温度达到gete相变材料的熔化温度时，gete相变材料转化为非晶态，之后不需要再对开关施加激励即可处于一个稳定的状态，不需要一直对可重构滤波器外加电压，因此与一般的mems可调滤波器相比具有更快的响应时间和更小的驱动电压脉冲，并且不消耗静态功率来保持在开关的on或off状态，从而提升滤波器效率。

技术特征：

1.一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，包括：基板、开关加热电极层、介质隔离层、gete层、电极层、背面接地层、滤波器谐振环；

2.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述加热层、介质隔离层、gete层、电极层组成相变开关。

3.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述基板材料选用单面抛光的高阻硅。

4.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述开关加热电极层材料选用钨。

5.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述介质隔离层材料选用氮化硅。

6.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述电极层、所述背面接地层以及所述滤波器谐振环材料选用导电性好的金属且所述电极层下方附有一层ti粘附层用于增加电极层粘附性。

7.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述滤波器谐振环，包括：开口谐振环与缝隙耦合馈电结构，所述缝隙耦合馈电结构与开口谐振环通过耦合的方式实现馈电连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述缝隙耦合馈电结构与开口谐振环通过耦合的方式实现馈电连接，包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，其特征在于，所述开关加热电极层、介质隔离层、gete层、电极层、滤波器谐振环均为两个，整体呈对称结构分布。

技术总结
本发明属于滤波器件领域，具体涉及一种基于碲化锗相变开关的可重构滤波器，包括：基板、开关加热电极层、介质隔离层、GeTe层、电极层、背面接地层、滤波器谐振环；基板用于支撑整个器件结构；开关加热电极层嵌入基板特定的凹槽内，用于加热GeTe层使其相变；介质隔离层设置在开关加热电极层与GeTe层之间，用于隔离开关加热电极层与GeTe层；电极层位于GeTe层上方与滤波器谐振环连接，用于固定GeTe层与滤波器谐振环；背面接地层位于基板底部。本发明通过加热开关加热电极层改变GeTe相变材料的物理状态，不需要一直外加电压，与一般的MEMS可调滤波器相比具有更快的响应时间、更小的驱动电压脉冲不消耗静态功率。

技术研发人员：刘明浩,张继华,高莉彬,陈宏伟
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13