Рис. 5.27. Схемы компоновки фильтров: а - на 37 ГГц, б - на бОГГц.

Репродукция из книги Р. Blondy, A.R. Brown, D. Cros, G.M. Rebeiz, 1998, Low-loss micromachined filters for millimeter-wave communication systems*, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 46: 2283-2288 с разрешения IEEE, ©1998 IEEE

Ha рис. 5.276 показан четырехполюсный фильтр на 60 ГГц. Секции линий передач, нумеруемые на схеме от 1 до 4, являются секция-

ми, равными половине длины волны рабочей частоты. В этой структуре, также как и в предыдущей, стержневые секции объединены магнитной связью, а остальные - емкостной. Такой фильтр обладает эллиптической частотной характеристикой и малыми вносимыми потерями. Частотные характеристики этих фильтров показаны на рис. 5.28

На рис. 5.29 (стр. 389) показан еще один вариант фильтра, построенный на основе экранированных линий передач (Rebeiz et al, 1997). В таких фильтрах, обладающих низкими вносимыми потерями (менее 1 дБ), используется последовательное каскадное соединение отрезков копланарных волноводов длиной, равной четверти длины волны рабочей частоты.

5.7. Выводы

в этой главе представлены некоторые технологии разработки ВЧ микрофильтров. Рассмотрены способы моделирования компонентов механических фильтров, что необходимо для понимания их основных принципов действия, без подробного рассмотрения тонкостей технологии изготовления микрофильтров. Описаны две структуры микрофильтров, работающих в разных частотных режимах.

Кроме фильтров, построенных на колебательном принципе действия, где колебания являются формой передачи энергии между входом и выходом устройства, в этой главе были рассмотрены фильтры на акустических волнах. Были представлены ПАВ фильтры и фильтры, использующие резонаторы на объемных акустических волнах.

Фильтры, использующие механические формы распространения волны, не работают на высоких гигагерцовых частотах и частотах, соответствующих миллиметровому диапазону длин волн. Для таких частот применяется метод, использующий распределенные линии передач, разработанный на основе существующих микротехнологий. Предполагается, что материал, представленный в этой главе, поможет в разработке нового поколения ВЧ микрофильтров для современных и будущих систем связи.

S21 эксперимент. -- расчетная S эксперимент.

-- расчетная

CO ?

36 38

Частота, ГГц

I I I I I I I I ijXHJHJ4UJi Ill! -гггт

-S21 эксперимент

---Sgi расчетная

-, эксперимент

---S, расчетная

54 56 58 60 62 64 66 68

Частота, ГГц

Рис. 5.28. Частотные характеристики фильтров, показанных на рис. 5.27: а - для 37 ГГц, б - 60 ГГц полосовых фильтров. Репродукция из книги Р. Blondy, A.R. Brown, D. Cros, G.M. Rebeiz, 1998, Low-loss mieromaehined filters for millimeter-wave communication systems*, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 46: 2283-2288 с разрешения IEEE, ©1998 IEEE

- Si 1 (экспериментальная) 1 (экспериментальная) . Si,(расчетная) . Sji (расчетная)

частота, ГГц

Рис. 5.29. Трехсекционный полосовой фильтр и его частотная характеристика. Репродукция из книги G.M. Rebeiz, L.P.B. Katehi, Т.М. Weller, C.-Y. Chi, S.V. Robertson, 1997, Micromachined membrane filters for microwave and millimeter-wave applications*. International Journal 0} Microwave and Millimeterwave CAE 9: 149-166 с раз-решения Wiley, ©1997 Wiley

Литература

Ваппоп, F.D., Clark, J.R., Nguyen, СТ.С, 2000, oHigh-Q HF micro electromechanical filters*, IEEE Journal of Solid-state Circuits 35: 512-526.

Bannon HI, F.D., Clark, J.R., Nguyen, C.T.-C, 2000, High-Q HF microelectrome-chanicel filters*, IEEE Journal of Solid-state Circuits 35: 512-526.

Blondy, P., Brown, A.R., Cros, D., Rebeiz, G.M., 1998, Low-loss mieromaehined filters for millimeter-wave communication systems*, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 46: 2283-2288.

Campbell, C, 1998, Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications, Academic Press, San Diego, CA.

Dobershtein, S.A., Malyukhov, V.A., 1997, dSAW ring filters with insertion loss of 1 dB* IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 44: 590-596.

Gilbert, J.R., Osterberg, P.M., Harris, R.M., Ouma, D.O., Cai, X., Pfajfer, A., White,

J., Senturia, S.D., 1993, elmplementation of а MEMCAD system for electrostatic and mechanical analysis of complex structures from mask descriptions*, in MEMS 93, Proceedings of IEEE Conference on Micro Electro Mechanical Systems, IEEE, Washington, DC: 207-212. Gopani, S., 1998, SAW IF filters in mobile communications networks Microwave Journal 41(11): 5.

Hirano, Т., Puruhata, Т., Gabriel, K.J., Pujita, H., 1992, Design, fabrication, and operation of sub-micron gap comb drive micro actuators*, Journal of Microelectromechanical Systems 1: 52-59.

Johnson, R. A., 1983, Mechanical Filters in Electronics, Wiley Interscience, New York.

Lakin, K.M., Khne, G.R., McCarron, K.T., 1992, Thin film bulk acoustic wave filters for GPS in IEEE 1992 Ultrasonics Symposium, IEEE, Washington, DC: 471-476.

Lakin, K.M., McCarron, K.T., Belsick, J., McDonald, J.F., 1992, cThin film bulk acoustic wave filters technology* in RAWCON 2001: IEEE Radio and Wireless Conference, IEEE, Washington, DC: 89-92.

Lee, K.B., Cho, Y.-H., 2001, Laterally driven electrostatic repulsive-force microactuators using asymmetric field distribution*, Journal of Microelectromechanical Systems 10: 128-136.

Lin, L., Nguyen, C.T.-C, Howe, R.T., Pisano, A.P., 1992, <(Micro electromechanical filters for signal processing* IEEE Conference on Micro Electro Mechanical Systems 92, Feb. 4-7, 1992, IEEE, Washington, DC: 226-231.

Lin, L., Howe, R.T., Pisano, A.P., 1998, ((Microelectromechanical filters for signal processing* Journal of Microelectromechanical Systems 7: 286-294.

Misu, K., Nagatsub, Т., Wadaka, S., Maeda, C, Wadaka, A., 1998, Film bulk acoustic wave filters using lead titanate on silicon substrate* in IEEE 1998 Ultrasonics Symposium, IEEE, Washington, DC: 1091-1094.

Morgan, D.P., 1998, History of SAW devices* in Proceedings of 1998 IEEE International Frequency Control Symposium, IEEE, Washington, DC: 439-460.

Nguyen, C.T.-C, Howe, R.T., 1993, CMOS micromechanical resonator oscillator* in IEEE International Electrbn Devices Meeting, 1993, Technical Digest, IEEE, Washington, DC: 199-202.

Nguyen, C.T.-C, 1995, ((Micromechanical resonators for oscillators and filters 1995 IEEE Ultrasonics Symposium, IEEE, Washington, DC: 489-499.

Pozar, D.M., 1998, Microwave Engineering, 2nd ed., Wiley, New York.

Rebeiz, G.M., Katehi, L.P.B., Weller, T.M., Chi, C.-Y., Robertson, S.V., 1997, (.Micromachined membrane filters for microwave and millimeter-wave applications* International Joufnal of Microwave and Millimeter-wave CAE 9:.149-166.

Robertson, S.V., Katehi, L.P.B., Rebeiz, G.M., 1996, Micromachined W-band filter* IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 44: 598-606.

Rossi, M., 1988, Acoustics and Electroacoustics, Artech House, Norwood, MA.

Ruppel, C.C.W., Dill, R., Fischerauer, A., Gawhk, A., Machui, J., Muller, F., Reindl. L., Ruile, W., SchoU, G., SchroU, I., Wagner, K.C, 1993, SAW devices for consumer communication applications* IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 40: 438-452.

Smith, P.M., 1995, Power SAWs: analog .signal processing with surface acoustic wave devices* IEEE Potentials 14(5): 18-20.

Su, Q.X., Kirby, P.B., Komuro, E., Whatmore, R.W., 2000, Edge supported ZnO thin film bulk acoustic wave resonators and filter design* in 2000 lEEE/EIA International Frequency Control Symposium and Exhibition, IEEE, Washington, DC: 434-440.

Tang, W.C, Nguyen, T.C.H., Howe, R.T., 1989, ((Laterally driven polysihcon resonant microstructures* Sensors and Actuators 20: 25-32.

Wang, K., Nguyen, C.T.-C, 1997, High-order micromechanical electronic filters* in Proceedings of 1997 IEEE International Microelectromechanical Systems Workshop, IEEE, Washington, DC: 25-30.

Wang, K., Wong, A.-C, Nguyen, C.T.-C, 2000, УНР free-free beam high-Q micromechanical resonator* Journal of Microelectromechanical Systems 9: 347-360.

Zhang, X., Tang, W.C, 1994, ((Viscous air damping in laterally driven microres-onators* MEMS 94, Proceedings, IEEE Workshop on Micro Electro Mechanical Systems, IEEE, Washington, DC: 199-204.