濾波器是射頻微波系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，性能優(yōu)異的濾波器模塊是射頻微波通信系統(tǒng)能正常工作的必要前提。傳統(tǒng)的微波濾波器雖然在參數(shù)指標(biāo)上有很優(yōu)秀的性能，但是其龐大的體積不但使得相應(yīng)的微波通信系統(tǒng)更加龐大，并使產(chǎn)品成本也一起隨之上升；同時，隨著MMIC（單片微波集成電路）技術(shù)發(fā)展，對微波濾波器也提出了集成化的高要求。

MMIC濾波器，其高的插入損耗和低的Q值限制了自身的發(fā)展。近十多年來，隨著MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）工藝和MEMS器件的成熟，給微波濾波器的集成化注入了新的活力。與傳統(tǒng)的VLSI工藝相比，MEMS技術(shù)在不犧牲器件性能的前提下，可以實(shí)現(xiàn)微波無源器件的集成化。基于MEMS工藝的微波MEMS濾波器不僅具有優(yōu)異的頻率選擇能力（高Q）和低的插入損耗，而且在體積上遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)微波濾波器，易于集成，為微波單片集成系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)，MEMS濾波器已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

按濾波器的用途分，微波MEMS濾波器可分為可調(diào)節(jié)MEMS濾波器和非調(diào)節(jié)MEMS濾波器兩大類，文章將對這兩類MEMS濾波器進(jìn)行分類討論。

1、MEMS可調(diào)濾波器

由于現(xiàn)代微波通信雷達(dá)系統(tǒng)便攜化和通用化的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)能夠軟件控制的可編程微波收發(fā)系統(tǒng)是現(xiàn)代微波通信雷達(dá)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。能根據(jù)需求調(diào)節(jié)頻率選擇范圍的微波濾波器是微波系統(tǒng)具有重構(gòu)性的基礎(chǔ)；同時，在通信系統(tǒng)的前端，通過可調(diào)濾波器，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)信道的選擇也是一種新的系統(tǒng)解決方案。傳統(tǒng)可調(diào)濾波器不易實(shí)現(xiàn)集成，MEMS可調(diào)濾波器以其優(yōu)異的性能，成為了突破射頻微波系統(tǒng)通用性不強(qiáng)的約束的最佳選擇。

MEMS可調(diào)濾波器可以分為三類：（1）磁場調(diào)節(jié)濾波器；（2）電場調(diào)節(jié)濾波器；（3）機(jī)械調(diào)節(jié)濾波器。磁場調(diào)節(jié)濾波器（例如YIG）和機(jī)械調(diào)節(jié)濾波器體積巨大，難以集成，在此不做討論。該節(jié)主要討論基于MEMS開關(guān)和MEMS可變電容的兩類MEMS可調(diào)濾波器。

1.1、MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器

MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器通過開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉，使接人濾波器的電抗部分發(fā)生變化，從而來調(diào)節(jié)濾波器的諧振頻率，使濾波器的通帶或阻帶中心頻率發(fā)生偏移。因此，可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)MEMS開關(guān)陣列，通過軟件來控制MEMS濾波器的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)具有重構(gòu)性。同時，由于RF-MEMS開關(guān)具有低損耗、高隔離度和高線性度的特點(diǎn)，MEMS開關(guān)陣列產(chǎn)生的寄生參數(shù)對濾波器的影響很小，這也使MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器具有更誘人的發(fā)展前景。

MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器的設(shè)計(jì)可以在傳統(tǒng)MMIC濾波器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。A.Ocera等人設(shè)計(jì)的發(fā)卡式MEMS可調(diào)濾波器（如圖1所示），通過開關(guān)改變發(fā)卡式諧振器的物理長度來改變諧振器的諧振頻率，從而達(dá)到可調(diào)的效果。Pillans.B等人采用硅襯底上的微帶傳輸線來設(shè)計(jì)濾波器MEMS可調(diào)濾波器（如圖2所示），用MEMS電容開關(guān)組來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)狀態(tài)間隔100MHz。其設(shè)計(jì)的低通濾波器有56個調(diào)節(jié)狀態(tài)，插入損耗在2dB～4dB之間；高通濾波器有80個可調(diào)狀態(tài)，插人損耗在3dB-5dB之間。據(jù)該文獻(xiàn)介紹，如果濾波器的襯底采用氧化鋁或者在硅和微帶之間用MEMS工藝制作一層絕緣薄膜，可進(jìn)一步減小濾波器的損耗。Zhang.R等人用槽線制作的低通MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器，插人損耗可降低至0.6dB左右，可見，損耗并不會成為MEMS開關(guān)可調(diào)濾波器的主要問題。

圖1、MEMS開關(guān)可調(diào)發(fā)卡式濾波器

圖2、MEMS開關(guān)可調(diào)低通濾波器

不但傳統(tǒng)的MMIC濾波器可和MEMS開關(guān)一起實(shí)現(xiàn)可調(diào)濾波器，一些新的電路結(jié)構(gòu)也可和MEMS開關(guān)一起構(gòu)造可調(diào)濾波器。Karim.M.F等人采用CPW（共面波導(dǎo)）傳輸線上的EBG（電磁帶隙）結(jié)構(gòu)級聯(lián)形成的周期性結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)帶阻濾波器（如圖3），襯底使用高電阻率的硅襯底，MEMS開關(guān)可以調(diào)節(jié)阻帶的中心頻率。在設(shè)計(jì)的阻帶范圍內(nèi)，阻帶衰減大于20dB；在通帶范圍內(nèi)損耗在1.3dB～2.4dB之間。Ehab K.I.Hamad等人設(shè)計(jì)的二維MEMS可調(diào)周期性缺陷接地（PDGS）諧振器結(jié)構(gòu)也同樣具有代表性，如圖4所示，整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高阻硅的CPW傳輸線上，由8個MEMS開關(guān)來控制缺陷接地（DGS）的加載情況，從而來控制該諧振器的諧振頻率。該結(jié)構(gòu)在19.4GHz～27.1GHz之間具有26個可調(diào)狀態(tài)，并且具有高的阻帶抑制能力和很低的通帶插入損耗。

圖3、共面波導(dǎo)可調(diào)濾波器