基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS 对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm 的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。     

MEMS毫米波滤波器的设计与制作

开展了一种基于MEMS工艺的毫米波带通滤波器结构设计和工艺实现,该滤波器结构采用高阻硅作为衬底材料的薄膜支撑结构,选用平行耦合滤波器形式,使用HFSS分析软件对该结构进行了模拟仿真。设计了中心频率为35.0GHz、带内损耗为2.2dB、30dB抑制带宽为2.2GHz的MEMS毫米波滤波器。给出了一套能降低毫米波损耗的MEMS毫米波带通滤波器工艺流程方案,并针对该工艺流程方案进行了关键参数的工艺误差仿真,实现了MEMS毫米波滤波器的工艺制作和测试。测试结果表明,获得的毫米波滤波器的测试结果与仿真结果比较接近。     

基于GaAs pHEMT工艺的Ka频段双通道开关滤波器芯片

传统的毫米波开关滤波器组件通常基于分立器件或分立芯片,已无法满足快速发展的毫米波频段通信系统特别是5G通信系统的小型化、轻量化需求。为此,文中采用0.25μm GaAs pHEMT工艺,设计并实现了一款工作在Ka频段的双通道开关滤波器芯片。芯片内部集成了单刀双掷开关和梳状线型带通滤波器,相较于只使用ADS软件设计整个芯片,通过使用HFSS软件建立了更为准确的芯片衬底模型,并使用该模型对滤波器电路进行设计,提高了滤波器电路的仿真精度。最终,开关滤波器芯片的尺寸为3.3mm×2.6mm,测试结果显示:该芯片两个通道在通带内的插入损耗小于7dB,带内回波损耗优于15 dB,典型带外抑制优于35 dB,测试结果与仿真结果吻合较好。     

一种基于DGS和EBG混合结构的毫米波滤波器设计

设计了一款可应用于毫米波频段（22.5～29.5 GHz）的小型化、高性能带通滤波器。首先利用羊角型DGS结构的谐振特性,在基片集成波导（Substrate integrated waveguide,SIW）的高通通带内产生阻带和低通特性;之后在滤波器输入微带线上耦合U型电磁带隙结构（Electromagnetic band gap,EBG）,利用该结构产生的两传输零点之间的带宽可以调整的特性,来保证滤波器通带带宽及提供高带外抑制;最后利用电磁仿真软件HFSS 13.0对滤波器进行仿真与优化。实测结果表明,该滤波器整体尺寸为10 mm×5 mm,中心频率为26 GHz,3 dB截止频率分别为22.1 GHz和29.3 GHz,带宽为7.2 GHz,相对带宽达到了28%,滤波器的插入损耗为1 dB,回波损耗优于15 dB,上、下边带带外抑制均优于25 dB,可应用于毫米波频段无线通信系统中。     

基于叠层SIW滤波器的高集成硅基毫米波收发前端

提出了一种基于硅基晶圆级封装技术的小型化Ka频段收发前端,实现了接收通道、发射通道与本振产生电路的一体集成。该收发前端采用嵌入叠层型基片集成波导(SIW)滤波器结构实现高选择性预选滤波与低损耗垂直互连过渡的一体化设计。测试结果表明,该Ka频段滤波器中心损耗1 dB,1 dB带宽4.02 GHz,中心频偏5 GHz处抑制度优于35 dB,仿真与测试结果吻合良好。在前端模组设计中,通过采用硅基微腔屏蔽实现紧凑尺寸下各功能单元的隔离,通过采用1/4波长短路传输线结构抑制电源、控制等低频信号对接收中频的干扰,最终实现了该毫米波收发前端的小型化集成,其尺寸仅为20 mm×20 mm×1.25 mm,主要电性能满足设计要求。     

微型LTCC四级带通滤波器的设计

提出了一种微型LTCC四级带通滤波器的实现方法。该带通滤波器由四个性能良好的谐振器组成,通过交叉耦合实现传输零点从而达到良好的阻带衰减。通过电路仿真以及电磁场三维仿真软件进行三维建模,对模型进行加工测试,滤波器的测试结果与电磁仿真结果相匹配。四级带通滤波器的中心频率为5.25GHz,带宽为500 MHz,通带范围内插入损耗均优于1.59dB,在0~4.65GHz频率以及6.33GHz频率以上的带外衰减均优于40dB,尺寸仅为2.5mm×3.2mm×1.5mm。本设计采用了带状线分布式结构来实现滤波器的微型化。     

基于LTCC的Ka波段带通滤波器的设计

设计了一种基于低温共烧陶瓷技术带状线形式的Ka波段带通滤波器,该滤波器被埋入11层的基板中。提出一种类同轴结构来减小共面波导到带状线转换之间的阻抗不连续性。整个带状线滤波器采用了金属直通孔来实现接地和屏蔽功能。测试结果表明,滤波器中心频率为34.69GHz,带宽1.73GHz内最大插入损耗为-4.5dB,通带内回波损耗低于-13.45dB。该测试结果包含两个射频接头。整个滤波器尺寸为9.8mm×5mm×1.056mm。这种紧凑埋置式的结构和测试结果表明,该带状线滤波器适合于毫米波多芯片组件的应用。     

基于双模开环谐振器的双频带滤波器设计

基于开环双模谐振器设计了一种双频带通滤波器,由两个中心重合的正方形开口环谐振器组成。分析该谐振器的奇偶模谐振频率与传输零点,每个通带内有两个谐振模式。该滤波器中心频率分别为4.5 GHz和6.5 GHz,3 dB相对带宽FBW分别为11%、5%,两通带带内插入损耗分别小于0.6 dB、1.4 dB,带内回波损耗分别优于19.5 dB、16.5 dB,高频处阻带抑制达到50 dB,两通带之间隔离度达到53 dB,尺寸仅为6 mm×11 mm×1.09 mm。     

基于SIW技术的毫米波滤波器研究与设计

基于基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）结构设计了两款四阶的耦合带通滤波器,使用三维全波电磁场仿真软件HFSS对设计的两款滤波器进行了仿真设计和优化.由仿真结果分析得出,两款滤波器的工作频率均位于毫米波频段.第一款SIW滤波器实现了切比雪夫型响应,中心频率为20 GHz,带宽为2 GHz,通带内的插入损耗低于1.5 dB,回波损耗低于-20 dB,在阻带中对信号的衰减程度可以达到50 dB.第二款SIW滤波器实现了准椭圆函数型的响应,中心频率为29.1 GHz,带宽为300 MHz,通带内的插入损耗低于1 dB,回波损耗低于-20 dB,在通带到阻带的过渡中实现了两个陷波点.仿真结果表明,在毫米波滤波器设计中引入SIW结构,有利于优化滤波器尺寸,得到较好的滤波器性能指标,是毫米波滤波器发展的一个重要方向.     

114.3~123 GHz六阶带通滤波器设计

基于经典的半波长滤波器理论,设计了一种用于太赫兹通信系统的半波长磁耦合矩形波导带通滤波器。仿真结果表明,该滤波器中心频率为118 GHz,通带为114.3~123 GHz,相对带宽为7.4%;在131.8 GHz处的抑制度大于30 dB,通带插入损耗小于0.8 dB,通带回波损耗大于20 dB。经过实物测试,测试结果与仿真结果基本一致。这种滤波器的结构简单,制作难度低。