新型共面波导(CPW)的研究与应用.docVIP

 新型共面波导(CPW)的研究与应用 巩刚，邓中亮** （北京邮电大学电子工程学院，北京 100876） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：本文对毫米波 MEMS 共面波导（CPW）的损耗及设计方法进行了分析，在此基础上 设计了一种新型共面波导结构。新型的方形的共面波导传输线设计，在传统的共面波导基础 上增宽了信号线的宽度，并在硅衬底下面增加接地金属板，加强了器件的机械强度，有效地 降低了电阻损耗，介质损耗和辐射损耗。最后阐述了共面波导在滤波器方面的应用，在共面 波导(CPW)结构上周期加载特定的结构的滤波器能够有效地抑制表面波和谐波，有效地改善 滤波器的带宽。 关键词：共面波导；MEMS；传输线；滤波器 中图分类号：TN385 Research and Application of a New Coplanar Waveguide (CPW) GONG Gang, DENG Zhongliang (School of Electronic Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing,100876) Abstract: This article describes the basic theory and design methods of the coplanar waveguide (CPW), a new coplanar waveguide structures is designed. The new coplanar waveguide structures is the improved square coplanar waveguide structure, which reduces loss, increases the mechanical strength by widening CPW signal line and adding a ground Metal plate under the silicon substrate based on the traditional CPW. Finally, this paper presents the application of transmission line in the filters. Key words: Coplanar waveguide; MEMS; Transmission line; Filter 0 引言 随着高速通信技术和雷达技术的高速发展，所用的频率越来越高，已达到微波高端甚至 毫米波频段，但是在高频段传输遇到了一些问题，整个系统要求功能越来越复杂、电性能指 标越来越高，同时其体积越来越小、重量越来越轻。 传统的微波集成电路在实现高频率信号在硅基片上的高效传输面临着小型化带来的难 题。传统的传输线由于损耗、辐射、耦合等方面因素的影响，不能满足高频下电路微型化、 高性能的要求。而微机械MEMS传输线能够有效的解决以上难题，能够充分降低损耗，使得传 输线具有传输损耗小、工作频带宽、色散小、制作工艺能与传统集成电路工艺兼容等特点， MEMS传输线的出现为毫米波系统的微型化提供了解决方案。 由于微尺度效应，使得很多宏观的分析方法在MEMS微波领域不适用，所以需要建立新 的方法来对MEMS传输线在高频工作时的电磁场分布情况等进行建模和仿真分析，为后面的 研究工作打下基础。 在标准硅工艺集成电路中，用标准的硅工艺生产单片微波集成电路将导致CPW等微波 无源器件具有较高的损耗，因此在硅工艺中降低无源器件的损耗成了当前的研究热点。 选用表面电阻率低的金属和提高衬底电阻率可以降低导体损耗，另外在硅衬底上通过混 作者简介：巩刚（1985-），男，硕士研究生，主要研究方向:射频 通信联系人：邓中亮，男，教授，主要研究方向：射频，卫星导航. E-mail: gonggang009@163.com -1-  合腐蚀工艺刻蚀出刻度槽，使导体带下的电磁场分布在空气槽中从而减小了衬底对损耗的影 响[1]。 45 50 本文阐述了共面波导传输线的相关理论和设计方法，就减小共面波导传输线的损耗问题 进行了研究。文章的最后介绍了共面波导传输线在滤波器中的应用以及取得的效果。 毫米波MEMS CPW传输线的损耗研究 微波传输线的主要用途就是以最小的损耗将电磁能量从一处传输至另一处。此外，传输 线还用于构成各种各样微波元件和器件，如谐振电路、阻抗变换器、滤波器、定向耦合器等。 对于传输线的基本要求是损耗小、传输功率大、工作频带宽、尺寸小等。 CPW传输线具有两种主要的损耗源:导体损耗以及介质(或衬底)损耗。 传输线的总体损耗公