交指型MEMS濾波器的優化設計

唐小龍，金 中，何西良，劉 婭，梁柳洪，劉洋宏

(中國電子科技集團公司第二十六研究所，重慶 400060)

0 引言

交指型微機電系統(MEMS)濾波器是指采用MEMS工藝制備出的交指型結構濾波器，其具有工作頻率高，阻帶寬，一致性好及體積小等優點，近年來受到國內、外學者和機構的關注和研究[1-7]。

目前，交指型MEMS濾波器的設計方法大多采用類似于文獻[1-6]中的電磁優化算法，該方法存在優化速度慢，占用計算資源大等缺點。主動空間映射算法主要是在兩個模型(精確而慢速的精細模型和低精度卻快速的粗糙模型)的設計參數間建立一種數學聯系(映射)，目的是避免慢速精細模型優化濾波器結構的高成本運算[8]，該方法已廣泛應用于各種微波濾波器優化設計中[9-11]。文獻[7]采用主動空間映射算法，僅進行了7次迭代就完成中心頻率20.4 GHz，帶寬1.6 GHz的交指型MEMS濾波器優化設計。但文獻[7]建立的粗糙模型為耦合參數模型，需要采用柯西法進行模型參數提取，再對精確模型的仿真結果進行取樣并計算，過程復雜。本文所采用的主動空間映射算法與文獻[7]不同，是通過在ADS軟件中建立交指型MEMS濾波器電路結構模型作為粗糙模型，而非耦合參數模型。在HFSS中建立的濾波器三維電磁模型作為精確模型，通過曲線擬合提取濾波器設計參數，并使用Matlab進行編程和數據處理，過程簡單、快速。

1 交指型MEMS濾波器優化設計原理

1.1 交指型MEMS濾波器結構

典型的交指型MEMS濾波器結構如圖1所示。交指結構分布在中間層，頂層和底層為地，通過通孔實現互聯，輸入、輸出端口常采用抽頭方式。……