一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓控振蕩器，具體涉及一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓控振蕩器自其誕生以來就一直在通信、電子、航海航空航天及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無線電技術(shù)發(fā)展的初期，壓控振蕩器被用于在發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機(jī)中用作本地振蕩器，成為發(fā)射和接收設(shè)備的基本部件；在無線電測量儀器中，被用于產(chǎn)生各種頻段的正弦信號(hào)電壓；在熱加工、熱處理、超聲波加工和某些醫(yī)療設(shè)備中，被用于產(chǎn)生大功率的高頻電能對負(fù)載加熱等；尤其在通信系統(tǒng)電路中，壓控振蕩器是其關(guān)鍵部件，特別是在鎖相環(huán)、時(shí)鐘恢復(fù)和頻率綜合器等電路中更是重中之重，在目前研宄火熱的原子鐘里也起到了至關(guān)重要的作用。
[0003]然而，一般壓控振蕩器的輸出功率是基本不變的，而現(xiàn)代通信對整機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的要求越來越大，單用自動(dòng)增益控制電路來控制其動(dòng)態(tài)范圍已不能滿足動(dòng)態(tài)要求，經(jīng)常需要借助于電調(diào)衰減器實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器輸出信號(hào)的功率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，且作為一種控制射頻信號(hào)輸出功率的部件，電調(diào)衰減器也被廣泛的應(yīng)用于雷達(dá)、電子對抗、通信等各類微波系統(tǒng)中。由于相比于GaAs MESFET等器件，PIN 二極管在耐功率性能、低損耗和極小的寄生電參數(shù)等方面有顯著的優(yōu)點(diǎn)，因而其在微波電路中更顯優(yōu)勢，利用PIN 二極管設(shè)計(jì)的電調(diào)衰減器具有體積小、重量輕、頻帶寬、損耗低、衰減范圍大、響應(yīng)時(shí)間極快等優(yōu)點(diǎn)。不過，在PIN 二極管電調(diào)衰減器中，PIN 二極管之間的連接是通過四分之一波長的微帶線實(shí)現(xiàn)，當(dāng)基質(zhì)板的介電常數(shù)不是很高時(shí)，四分之一波長的微帶線占據(jù)較大的面積，且對于厘米波段和毫米波段的微波信號(hào)來說，由于微帶線兩面介質(zhì)的不均勻會(huì)引起色散現(xiàn)象?；诖?，急切需要找到一種方法解決上述問題，即微帶線的占據(jù)面積和信號(hào)傳輸?shù)纳F(xiàn)象，使得壓控振蕩器的輸出信號(hào)能夠在基本不失真的情況下，實(shí)現(xiàn)輸出功率的連續(xù)衰減可調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的輸出信號(hào)在基本不失真的情況下，輸出功率能夠連續(xù)衰減可調(diào)。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，包括電調(diào)衰減器和壓控振蕩信號(hào)源，所述壓控振蕩信號(hào)源的輸出端連接到電調(diào)衰減器，所述電調(diào)衰減器由微帶線模塊和PIN 二極管組成，所述壓控振蕩信號(hào)源包括有源放大器件、諧振器件、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和偏置電路，所述微帶線模塊包括含有空氣腔的襯底、設(shè)于襯底表面的一層介質(zhì)薄膜、設(shè)于介質(zhì)薄膜上的微帶線及其輸入、輸出端口的焊盤和接地焊盤，所述PIN 二極管設(shè)于微帶線輸入、輸出端口的焊盤與接地焊盤之間。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述微帶線的特性阻抗為50歐姆，其形狀可以為蛇形、環(huán)繞形、方塊形等，優(yōu)選環(huán)繞形。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述空氣腔通過鍵合連接微帶線的接地板，并通過刻蝕接地通孔條連接微帶線的接地板和接地焊盤。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述介質(zhì)薄膜采用低介電常數(shù)的材料，優(yōu)選S12-Si3N4-Si02復(fù)合介電層結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明的微帶線模塊在制造時(shí)，先在襯底表面形成一層介質(zhì)薄膜，然后在該薄膜上電鍍形成微帶線及其輸入、輸出端口的焊盤，最后將其高介電常數(shù)的襯底掏成一個(gè)空氣腔，所述的微帶線的接地板通過在襯底上濺射和電鍍金屬得到。
[0010]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明結(jié)合電調(diào)衰減器，能夠?qū)崿F(xiàn)壓控振蕩信號(hào)源輸出信號(hào)的功率連續(xù)衰減可調(diào)，為后續(xù)電路提供合適的功率值。
[0011]2.本發(fā)明采用微機(jī)電技術(shù)設(shè)計(jì)和制造微帶線，可以減小微帶線所占據(jù)的面積，有利于小型化壓控振蕩器的設(shè)計(jì)。
[0012]3.本發(fā)明中微帶線的襯底被制造成空氣腔，解決了傳統(tǒng)微帶線兩面介質(zhì)不均勻的情況，使得波在行進(jìn)過程中的切向分量是連續(xù)的，進(jìn)而消除了由于介質(zhì)不均勻引起的色散現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0013]圖1是實(shí)施例一中本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)框架圖。
[0014]圖2是實(shí)施例一中本發(fā)明的壓控振蕩信號(hào)源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是實(shí)施例一中本發(fā)明的微帶線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是實(shí)施例一中本發(fā)明的電調(diào)衰減器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0017]其中:1、空氣腔；2、硅襯底；3、介質(zhì)薄膜；4、微帶線；5、接地焊盤；6、PIN 二極管；
7、接地板。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:參見圖1至4所示，一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，包括電調(diào)衰減器和壓控振蕩信號(hào)源，所述壓控振蕩信號(hào)源的輸出端連接到電調(diào)衰減器，所述電調(diào)衰減器由微帶線模塊和PIN 二極管組成，所述壓控振蕩信號(hào)源包括有源放大器件、諧振器件、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和偏置電路，所述微帶線模塊包括含有空氣腔I的硅襯底2、設(shè)于襯底表面的一層介質(zhì)薄膜3、設(shè)于介質(zhì)薄膜上的微帶線4及其輸入、輸出端口的焊盤和接地焊盤5，所述PIN 二極管6設(shè)于微帶線輸入、輸出端口的焊盤與接地焊盤之間。
[0019]本實(shí)施例中，所述微帶線基于微機(jī)電技術(shù)設(shè)計(jì)與制造，其特性阻抗為50歐姆，尺寸可由AppCAD、ADS等軟件根據(jù)壓控振蕩信號(hào)源的基波頻率、微帶線基質(zhì)板的介電常數(shù)和厚度以及微帶線的特性阻抗等參數(shù)計(jì)算得到，其形狀為蛇形、環(huán)繞形、方塊形等，優(yōu)先選用環(huán)繞形。
[0020]所述空氣腔由刻蝕硅襯底形成，通過鍵合連接微帶線的接地板7，并刻蝕接地通孔條連接微帶線的接地板和接地焊盤。
[0021 ] 所述介質(zhì)薄膜采用低介電常數(shù)的材料，優(yōu)選S12-Si3N4-Si02復(fù)合介電層結(jié)構(gòu)，其利用等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積法在硅襯底表面形成。
[0022]在動(dòng)態(tài)衰減范圍要求不是很大的情況下，所述電調(diào)衰減器由一段四分之一波長的微帶線和兩個(gè)PIN 二極管組成。
[0023]在成本預(yù)算允許的情況下，所述有源放大器件采用低噪聲系數(shù)的高頻器件，所述諧振器件采用小體積、高品質(zhì)因數(shù)的同軸諧振器或薄膜體聲波諧振器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，包括電調(diào)衰減器和壓控振蕩信號(hào)源，所述壓控振蕩信號(hào)源的輸出端連接到電調(diào)衰減器，其特征在于:所述電調(diào)衰減器由微帶線模塊和PIN 二極管組成，所述壓控振蕩信號(hào)源包括有源放大器件、諧振器件、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和偏置電路，所述微帶線模塊包括含有空氣腔的襯底、設(shè)于襯底表面的一層介質(zhì)薄膜、設(shè)于介質(zhì)薄膜上的微帶線及其輸入、輸出端口的焊盤和接地焊盤，所述PIN 二極管設(shè)于微帶線輸入、輸出端口的焊盤與接地焊盤之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，其特征在于:所述微帶線的特性阻抗為50歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，其特征在于:所述空氣腔通過鍵合連接微帶線的接地板，所述接地板與接地焊盤之間連接有接地通孔條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，其特征在于:所述的介質(zhì)薄膜采用S12-Si3N4-S12復(fù)合介電層結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有基于微機(jī)電技術(shù)的電調(diào)衰減器的壓控振蕩器，包括電調(diào)衰減器和壓控振蕩信號(hào)源，所述壓控振蕩信號(hào)源的輸出端連接到電調(diào)衰減器，所述電調(diào)衰減器由微帶線模塊和PIN二極管組成，所述壓控振蕩信號(hào)源包括有源放大器件、諧振器件、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和偏置電路，所述微帶線模塊包括含有空氣腔的襯底、設(shè)于襯底表面的一層介質(zhì)薄膜、設(shè)于介質(zhì)薄膜上的微帶線及其輸入、輸出端口的焊盤和接地焊盤，所述PIN二極管設(shè)于微帶線輸入、輸出端口的焊盤與接地焊盤之間。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)壓控振蕩器的輸出信號(hào)在基本不失真的情況下，輸出功率能夠連續(xù)衰減可調(diào)。
【IPC分類】H03H3-02, H03H9-15
【公開號(hào)】CN104734664
【申請?zhí)枴緾N201510156831
【發(fā)明人】栗新偉, 喬?hào)|海, 湯亮, 季磊, 張忠山, 韓勝男
【申請人】蘇州大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月3日