本發(fā)明涉及微機(jī)械系統(tǒng)和微波學(xué)科交叉的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器。

背景技術(shù)：
匹配網(wǎng)絡(luò)是微波無線通信系統(tǒng)中的重要部分之一。在微波中繼通訊、衛(wèi)星通信、雷達(dá)、寬帶放大器和乘法器、電子對(duì)抗及其微波測(cè)量系統(tǒng)中，可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的應(yīng)用,RFMEMS可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)可以減少天線輸入處的損耗，提高其性能，可以使功率放大器獲得較高的系統(tǒng)效率，主要應(yīng)用在多波段通訊系統(tǒng)、雷達(dá)和寬波段跟蹤接收器以及鏡像抑制混頻器應(yīng)用的需要。RFMEMS的可重構(gòu)匹配技術(shù)網(wǎng)絡(luò)由MEMS開關(guān)，共平面CPW傳輸線、變?nèi)萜鞯葮?gòu)成。另外，RFMEMS器件產(chǎn)生很低的互調(diào)失真，所以由其構(gòu)成的可重構(gòu)電路滿足了它們有低插損，高線性度；應(yīng)用于低噪聲放大器/混頻器之前的要求。可以應(yīng)用在軍事系統(tǒng)需要很寬而且連續(xù)的頗帶，如2~18GHz或0.1~6GHz，這通過使用可重構(gòu)天線、匹配網(wǎng)絡(luò)和濾波器就能有效地實(shí)現(xiàn)，并且可重構(gòu)MEMS電路也能用來產(chǎn)生大變化范圍的阻抗，這對(duì)于晶體管和二極管特性是必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種體積小、隔離度好、插入損耗低的含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，包括六個(gè)MEMS橋單元、第一地線、第二地線、信號(hào)線以及六個(gè)偏壓墊，所述第一地線、信號(hào)線、第二地線依次平行設(shè)置于襯底上，所述六個(gè)MEMS橋單元依次垂直于所述兩地線排列于襯底上，所述每個(gè)MEMS橋單元包括兩個(gè)懸臂梁橋膜、一個(gè)支撐梁橋膜以及四個(gè)橋墩，所述支撐梁橋膜設(shè)于兩懸臂梁橋膜之間并通過連接于兩端的橋墩跨于所述信號(hào)線上，兩懸臂梁橋膜相對(duì)于支撐梁橋膜的對(duì)應(yīng)端為自由端，另一端為固定端與橋墩連接，所述六個(gè)偏壓墊分別對(duì)應(yīng)連接六個(gè)MEMS橋單元對(duì)應(yīng)一側(cè)的懸臂梁橋膜。所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述信號(hào)線相對(duì)于支撐梁橋膜位置通過氮化玻璃絕緣片與橋膜隔離。所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，還包括三個(gè)輸入端與三個(gè)輸出端，所述輸入端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號(hào)線的一端，三個(gè)輸出端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號(hào)線的另一端。所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述與懸臂梁橋膜固定端連接的橋墩分別沿對(duì)應(yīng)一側(cè)的地線分布于襯底上，所述與支撐梁橋膜兩端連接的六對(duì)橋墩沿所述信號(hào)線的兩側(cè)分布于襯底上。所述的含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，提供一種制備方法，總共采用六塊掩膜板，具體操作步驟如下：1）將500μm厚的玻璃片置于H2O2:H2SO4=1:1的混合液，去離子水清洗，然后把玻璃片放入一號(hào)清洗液煮至沸騰10分鐘，去離子水清洗，所述一號(hào)清洗液為NH4OH、H2O2以及去離子水的混合液，最后把玻璃片放入二號(hào)清洗液煮至沸騰，去離子水沖洗、甩干、烘干，所述二號(hào)清洗液為HCl、H2O2以及去離子水的混合液；2）在二氧化硅玻璃層上依次蒸發(fā)沉積鉻層和金層，厚度分別為800?和3000?，工藝條件為：蒸發(fā)爐內(nèi)的溫度和真空度分別為250℃和10×10-5Torr；3）通過一號(hào)掩膜板將正膠覆蓋在玻璃片的一號(hào)掩模板圖形以外區(qū)域的表面上，留出需要電鍍的圖形，電鍍金形成輸入端、輸出端、橋墩以及偏壓墊，電鍍層的厚度為2μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作；4）正膠光刻1號(hào)掩膜板的方法分別光刻二號(hào)掩膜板，三號(hào)掩膜板，電鍍金形成地線、信號(hào)線、偏壓線、厚度分別為2μm，此外此次電鍍使輸入輸出端、偏壓墊和橋墩的厚度由原來2μm增加為3μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作；5）負(fù)膠光刻二號(hào)掩膜版，顯影后放在120℃的烘箱內(nèi)堅(jiān)膜30分鐘，然后等離子刻蝕20秒，最后在常溫下依次把未電鍍部分的金層、鈦層腐蝕掉，保留輸入輸出端、地線、信號(hào)線、偏壓墊，偏壓線和橋墩，腐蝕金的溶液的配方為KI：I2：H2O=20g：6g：100ml，腐蝕鉻的溶液為磷酸；6）采用氧氣等離子體刻蝕去膠，刻蝕功率、氧氣流量、刻蝕時(shí)間分別為50W、60ml/min和20秒；7）用化學(xué)氣相淀積在玻璃片表面淀積一層厚度為0.3μm的氮化硅膜，氨氣流量、玻璃烷流量和溫度分別為28ml/min、560ml/min和280℃；8）用正膠覆蓋四號(hào)板上圖形，保護(hù)需要的氮化玻璃膜。然后用SF6氣體等離子體刻蝕氮化玻璃膜，功率、SF6氣體的流量和刻蝕時(shí)間分別為50w、2.4ml/s和1分20秒；9）2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，在玻璃片表面旋涂一層厚度為的聚酰亞胺膜作為犧牲層，90℃下烘一小時(shí)，再在130℃下烘半小時(shí)，在犧牲層上旋涂2μm厚的正膠，通過5號(hào)掩膜板光刻，顯影后去除正膠，得到犧牲層圖形，然后將玻璃片在260℃下固化1個(gè)小時(shí)；10）在5×10-5Torr的真空度下，將含玻璃4%和厚度為0.5μm的鋁玻璃合金膜蒸發(fā)淀積在玻璃片的表面；11）負(fù)膠光刻六號(hào)掩膜板，在70℃下將玻璃片放在濃度≥85%的H3PO4溶液中，腐蝕鋁玻璃合金膜至磷酸溶液中冒出的氣泡非常微弱，形成橋膜，玻璃片迅速用去離子水清洗干凈；12）等離子刻蝕去負(fù)膠以及犧牲層，等離子刻蝕功率、氧氣流量和氮?dú)饬髁糠謩e為50w、60ml/s和2.8ml/s，得到六個(gè)懸空的支撐梁橋膜膜結(jié)構(gòu)和十二個(gè)懸臂梁橋膜膜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)就是MEMS開關(guān)活動(dòng)觸片。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：1、該阻抗網(wǎng)絡(luò)匹配器由淀積在玻璃片上的MEMS開關(guān)與共面波導(dǎo)傳輸線而成，前者替代傳統(tǒng)的PIN開關(guān)二極管、變?nèi)荻O管或FET等開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)匹配器的頻率重構(gòu)，后者替代了傳統(tǒng)的PCB板上的共面波導(dǎo)傳輸線，有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、尺寸微小、隔離度好、插入損耗低、控制電路功耗低、工作頻率高的優(yōu)點(diǎn)。2、該濾波器可與傳統(tǒng)的IC工藝兼容，集成在玻璃的襯底上，工藝成熟，成本低廉，適合于批量生產(chǎn)。附圖說明圖1是所述網(wǎng)絡(luò)匹配器結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1中AA’的剖面圖。圖3是一號(hào)掩膜板圖形的示意圖。圖4是二號(hào)掩膜板圖形的示意圖。圖5是三號(hào)掩膜板圖形的示意圖。圖6是四號(hào)掩膜板圖形的示意圖。圖7是五號(hào)掩膜板圖形的示意圖。圖8是可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)前的頻段間選擇的幾個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行的阻抗匹配測(cè)試結(jié)果S參數(shù)。圖9是可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的S參數(shù)。圖中，1-MEMS橋單元，11-橋墩，12-懸臂梁橋膜，13-支撐梁橋膜，21-第一地線，22-第二地線，3-信號(hào)線，4-輸入端，5-輸出端，6-偏壓墊，7-襯底，8-氮化玻璃絕緣片。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例提供的含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，包括六個(gè)MEMS橋單元、第一地線、第二地線、信號(hào)線以及六個(gè)偏壓墊，第一地線、信號(hào)線、第二地線依次平行設(shè)置于襯底上，六個(gè)MEMS橋單元依次垂直于兩地線排列于襯底上，每個(gè)MEMS橋單元包括兩個(gè)懸臂梁橋膜、一個(gè)支撐梁橋膜以及四個(gè)橋墩，支撐梁橋膜設(shè)于兩懸臂梁橋膜之間并通過連接于兩端的橋墩跨于信號(hào)線上，兩懸臂梁橋膜相對(duì)于支撐梁橋膜的對(duì)應(yīng)端為自由端，另一端為固定端與橋墩連接，六個(gè)偏壓墊分別對(duì)應(yīng)連接六個(gè)MEMS橋單元對(duì)應(yīng)一側(cè)的懸臂梁橋膜。與懸臂梁橋膜固定端連接的橋墩分別沿對(duì)應(yīng)一側(cè)的地線分布于襯底上，與支撐梁橋膜兩端連接的六對(duì)橋墩沿信號(hào)線的兩側(cè)分布于襯底上。信號(hào)線相對(duì)于支撐梁橋膜位置通過氮化玻璃絕緣片與橋膜隔離。本實(shí)施例提供的網(wǎng)絡(luò)匹配器還包括三個(gè)輸入端與三個(gè)輸出端，輸入端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號(hào)線的一端，三個(gè)輸出端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號(hào)線的另一端。該可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)通過六個(gè)MEMS支撐梁開關(guān)和十二個(gè)懸臂梁開關(guān)的關(guān)閉和開啟來得到重構(gòu)的功能。重構(gòu)前，未對(duì)MEMS橋施加電壓，當(dāng)對(duì)MEMS橋施加電壓28V電壓時(shí)，MEMS橋受到靜電力下拉，使得電容發(fā)生變化，使得阻抗發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。本發(fā)明的可重構(gòu)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)特別適于應(yīng)用在相控陣列中，作多頻段和寬帶的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)，有尺寸小、頻率高、插入損耗小等優(yōu)點(diǎn)。此外，還可用于射頻器件集成，為未來移動(dòng)通訊的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。MEMS可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)將成為新一代無線通信系統(tǒng)，如高可重構(gòu)、低成本和低功耗的無線和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及雷達(dá)、可重構(gòu)導(dǎo)航位置識(shí)別系統(tǒng)、靈巧武器的自導(dǎo)裝置的智能RF前端的重要組成部份，由MEMS技術(shù)構(gòu)成的自適應(yīng)系統(tǒng)能夠維持射頻前端低的損耗和好的線性度，并能夠減少片外元器件。本實(shí)施例根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)匹配器，提供一種制備方法，采用六塊掩膜板，具體操作步驟如下：1）將500μm厚的玻璃片置于H2O2:H2SO4=1:1的混合液，去離子水清洗，然后把玻璃片放入一號(hào)清洗液煮至沸騰10分鐘，去離子水清洗，所述一號(hào)清洗液為NH4OH、H2O2以及去離子水的混合液，配比為27%NH4OH：30%H2O2：去離子水=1:2:5，最后把玻璃片放入二號(hào)清洗液煮至沸騰，去離子水沖洗、甩干、烘干，所述一號(hào)清洗液為HCL、H2O2以及去離子水的混合液，配比為37%HCL：30%H2O2：去離子水=1：2：8。2）在二氧化硅玻璃層上依次蒸發(fā)沉積鉻層和金層，厚度分別為800?和3000?，工藝條件為：蒸發(fā)爐內(nèi)的溫度和真空度分別為250℃和10×10-5Torr。3）通過一號(hào)掩膜板將正膠覆蓋在玻璃片的一號(hào)掩模板圖形以外區(qū)域的表面上，留出需要電鍍的圖形，電鍍金形成輸入端、輸出端、橋墩以及偏壓墊，電鍍層的厚度為2μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作。4）正膠光刻1號(hào)掩膜板的方法分別光刻二號(hào)掩膜板，三號(hào)掩膜板，電鍍金形成地線、信號(hào)線、偏壓線、厚度分別為2μm，此外此次電鍍使輸入輸出端、偏壓墊和橋墩的厚度由原來2μm增加為3μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作。5）負(fù)膠光刻二號(hào)掩膜版，顯影后放在120℃的烘箱內(nèi)堅(jiān)膜30分鐘，然后等離子刻蝕20秒，最后在常溫下依次把未電鍍部分的金層、鈦層腐蝕掉，保留輸入輸出端、地線、信號(hào)線、偏壓墊，偏壓線和橋墩，腐蝕金的溶液的配方為KI：I2：H2O=20g：6g：100ml，腐蝕鉻的溶液為磷酸。6）采用氧氣等離子體刻蝕去膠，刻蝕功率、氧氣流量、刻蝕時(shí)間分別為50W、60ml/min和20秒。7）用化學(xué)氣相淀積在玻璃片表面淀積一層厚度為0.3μm的氮化硅膜，氨氣流量、玻璃烷流量和溫度分別為28ml/min、560ml/min和280℃。8）用正膠覆蓋四號(hào)板上圖形，保護(hù)需要的氮化玻璃膜。然后用SF6氣體等離子體刻蝕氮化玻璃膜，功率、SF6氣體的流量和刻蝕時(shí)間分別為50w、2.4ml/s和1分20秒。9）2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，在玻璃片表面旋涂一層厚度為的聚酰亞胺膜作為犧牲層，90℃下烘一小時(shí)，再在130℃下烘半小時(shí)，在犧牲層上旋涂2μm厚的正膠，通過5號(hào)掩膜板光刻，顯影后去除正膠，得到犧牲層圖形，然后將玻璃片在260℃下固化1個(gè)小時(shí)。10）在5×10-5Torr的真空度下，將含玻璃4%和厚度為0.5μm的鋁玻璃合金膜蒸發(fā)淀積在玻璃片的表面。11）負(fù)膠光刻六號(hào)掩膜板，在70℃下將玻璃片放在濃度≥85%的H3PO4溶液中，腐蝕鋁玻璃合金膜至磷酸溶液中冒出的氣泡非常微弱，形成橋膜，玻璃片迅速用去離子水清洗干凈。12）等離子刻蝕去負(fù)膠以及犧牲層，等離子刻蝕功率、氧氣流量和氮?dú)饬髁糠謩e為50w、60ml/s和2.8ml/s，得到八個(gè)懸空的支撐梁橋膜膜結(jié)構(gòu)和16個(gè)懸臂梁橋膜膜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)就是MEMS開關(guān)活動(dòng)觸片。