本實用新型涉及一種基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術的微帶天線，特別涉及一種方向性可重構的微電子機械天線，屬于微電子機械系統(tǒng)領域。

背景技術：

天線作為無線電系統(tǒng)中不可缺少且非常重要的部件，其本身的質(zhì)量直接影響著無線電系統(tǒng)的整體性能。天線的任務是將發(fā)射機輸出的高頻電流能量(傳導波)轉(zhuǎn)換成電磁波輻射出去，或者是將空間電波信號轉(zhuǎn)換成高頻電流能量送給接收機。

為了能良好的實現(xiàn)上述目的，經(jīng)典的單一模式天線已經(jīng)不能滿足雷達系統(tǒng)對波束賦形以及快速掃描等要求，這使得方向性可重構天線得到廣泛重視和快速發(fā)展。

近20多年來，隨著MEMS技術的飛速發(fā)展，對MEMS懸臂梁結構進行了深入的研究，使得采用MEMS技術重構天線方向性成為可能。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種方向性可重構的微電子機械天線，通過MEMS技術對天線方向性的實現(xiàn)可重構，使得其結構簡單，操作便利。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本實用新型提供一種方向性可重構的微電子機械天線，該微電子機械天線以砷化鎵為襯底，在襯底上設有微帶天線饋線、星型結構微帶天線輻射元、MEMS懸臂梁、懸臂梁橋墩；所述星型結構微帶天線輻射元的任四個輻射端分別與一個懸臂梁橋墩連接，每個懸臂梁橋墩連接一個MEMS懸臂梁，其中，在每個MEMS懸臂梁的下方在懸臂梁橋墩的兩側(cè)各設置一個懸臂梁下拉電極，每個懸臂梁下拉電極上設有介質(zhì)層，每個懸臂梁下拉電極上的介質(zhì)層與相應的MEMS懸臂梁之間設有犧牲層；未連接懸臂梁橋墩的星型結構微帶天線輻射元的輻射端與微帶天線饋線連接。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化方案，每個懸臂梁下拉電極、懸臂梁橋墩均與襯底連接。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化方案，所述介質(zhì)層為SiN。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化方案，四個所述懸臂梁橋墩相同。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化方案，所述犧牲層為聚酰亞胺犧牲層。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化方案，四個所述MEMS懸臂梁相同。

本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的基于MEMS的技術的方向性可重構的微電子機械天線具有以下顯著的優(yōu)點：

1、微電子機械天線的星型輻射結構從四個方向設置了MEMS懸臂梁，四個懸臂梁下方兩側(cè)各設置了下拉電極，從而很有效的可重構微波天線的方向性；

2、通過對懸臂梁同一側(cè)下拉電極施加極性相同大小不同的電壓，MEMS懸臂梁就會有不同程度的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的小重構；

3、通過對懸臂梁左右兩側(cè)下拉電極施加極性相反的電壓，MEMS懸臂梁就會產(chǎn)生方向相反的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的大重構；

4、本實用新型的結構是基于MEMS技術的，具有MEMS的基本優(yōu)點，如體積小、重量輕、功耗低等；

5、本實用新型的天線與單片微波集成電路(MMIC)工藝完全兼容，便于集成，這一系列優(yōu)點是傳統(tǒng)的微帶天線無法比擬的，因此它具有很好的研究和應用價值。

附圖說明

圖1是方向性可重構的微電子機械天線的俯視圖。

圖2是懸臂梁釋放前的截面圖。

圖3是懸臂梁釋放后的截面圖。

圖中：1-微帶天線饋線，2-星型結構天線輻射元，3-MEMS懸臂梁，4-懸臂梁下拉電極，5-懸臂梁橋墩，6-聚酰亞胺犧牲層，7-SiN介質(zhì)層，8-GaAs襯底。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明：

本實用新型的方向性可重構的微電子機械天線是一種方向性可重構的微波天線，以GaAs為襯底，如圖1至3所示，該微電子機械天線以砷化鎵為襯底8，在襯底上設有微帶天線饋線1、星型結構微帶天線輻射元2、MEMS懸臂梁3、懸臂梁橋墩5、懸臂梁下拉電極4、SiN介質(zhì)層7和聚酰亞胺犧牲層6。

所述星型結構微帶天線輻射元2的任四個輻射端分別與一個懸臂梁橋墩5連接，每個懸臂梁橋墩5連接一個MEMS懸臂梁3，每個MEMS懸臂梁3的下方在懸臂梁橋墩5的兩側(cè)各設置一個懸臂梁下拉電極4，每個懸臂梁下拉電極4上設有SiN介質(zhì)層7，每個懸臂梁下拉電極4上的SiN介質(zhì)層7與相應的MEMS懸臂梁3之間設有聚酰亞胺犧牲層6；未連接懸臂梁橋墩5的星型結構微帶天線輻射元2的輻射端與微帶天線饋線1連接。

本實用新型中，微帶天線饋線1接收到待發(fā)射的微波信號給星型結構微帶天線輻射元2，星型結構微帶天線輻射元2連接到四個相同的懸臂梁橋墩5，四個相同的懸臂梁橋墩5連接四個相同的MEMS懸臂梁3，在每個MEMS懸臂梁3下方兩側(cè)各設有一個懸臂梁下拉電極4，在每個下拉電極4上設有SiN介質(zhì)層7,在每個SiN介質(zhì)層7和每個MEMS懸臂梁3之間設有聚酰亞胺犧牲層6。

微帶天線饋線接收到待發(fā)射的微波信號，通過星型結構微波天線輻射元和四個相同的懸臂梁將微波信號發(fā)射出去。由于在MEMS懸臂梁結構下方兩側(cè)各設置了下拉電極，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)微波天線的方向性的可重構。通過對懸臂梁同側(cè)下拉電極施加極性相同大小不同的電壓，這樣MEMS懸臂梁就會有不同程度的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的小重構；通過對懸臂梁左右兩側(cè)下拉電極施加極性相反的電壓，這樣MEMS懸臂梁就會產(chǎn)生方向相反的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的大重構。最終，實現(xiàn)調(diào)節(jié)微波天線的方向性的可重構。

本實用新型設計的方向性可重構的微電子機械天線的制備方法為：

1)準備砷化鎵襯底：選用的是未摻雜的半絕緣砷化鎵襯底；

2)光刻：去除在懸臂梁下拉電極、微帶天線饋線和星型結構微帶天線輻射元處的光刻膠；

3)濺射金：形成懸臂梁下拉電極、微帶天線饋線和星型結構微帶天線輻射元，其中，金的厚度為0.3μm；

4)在懸臂梁下拉電極的上方淀積氮化硅介質(zhì)層：用等離子體增強化學氣相淀積法工藝生長的氮化硅介質(zhì)層；

5)光刻并刻蝕氮化硅介質(zhì)層；保留位于懸臂梁及其下拉電極之間的氮化硅介質(zhì)層；

6)淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層：在砷化鎵襯底上涂覆1.6μm厚的聚酰亞胺犧牲層，要求填滿凹坑，聚酰亞胺犧牲層的厚度決定了懸臂梁與氮化硅介質(zhì)層之間的高度，光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留懸臂梁下的犧牲層；

7)濺射鈦/金/鈦：濺射用于懸臂梁及其橋墩的鈦/金/鈦＝500/1500/300；

8)光刻：去除懸臂梁及其橋墩處的光刻膠；

9)電鍍金：電鍍懸臂梁及其橋墩，金的厚度為2μm；

10)釋放犧牲層：用顯影液釋放懸臂梁結構下方的聚酰亞胺犧牲層，并用無水乙醇脫水，形成懸浮的懸臂梁結構。

區(qū)分是否為該結構的標準如下：

該微帶天線結構采用星型結構微帶天線輻射元和四個相同的MEMS懸臂梁結構。工作原理為：通過對懸臂梁同側(cè)下拉電極施加極性相同大小不同的電壓，這樣MEMS懸臂梁就會有不同程度的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的小重構；通過對懸臂梁左右兩側(cè)下拉電極施加極性相反的電壓，這樣MEMS懸臂梁兩側(cè)就會產(chǎn)生方向相反的彎曲，從而實現(xiàn)對微波天線方向性的大重構。由于在MEMS懸臂梁結構下方兩側(cè)各設置了下拉電極，從而實現(xiàn)微波天線的方向性的可重構。滿足以上條件的結構即視為本發(fā)明的方向性可重構的微電子機械天線。

以上所述，僅為本實用新型中的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本實用新型所揭露的技術范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本實用新型的包含范圍之內(nèi)，因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。