《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種基于MEMS的小型化雙通帶寬帶濾波器芯片
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第7期
濮澤宇1,,2,萬 晶2,,3,王 霄2,,3,,李躍華1,,梁曉新2,3
1.南京理工大學(xué),,江蘇 南京210094;2.昆山微電子技術(shù)研究院,,江蘇 昆山215347; 3.中國科學(xué)院微電子研究所,北京100029
摘要: 基于Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)工藝,,采用雙層諧振腔濾波結(jié)構(gòu),分析并設(shè)計了一種基于MEMS的硅基Substrate Integrated Waveguide(SIW)雙通帶寬帶帶通濾波器芯片,。設(shè)計的濾波器芯片在21.25~29 GHz以及43~47.5 GHz雙通帶頻帶內(nèi)插入損耗小于3 dB,相對帶寬分別為30%以及10%,,帶外抑制度大于20 dB,,并且在雙通帶間產(chǎn)生了零點,,尺寸僅為4.2 mm×1.1 mm×0.8 mm,。該濾波器是平面堆疊結(jié)構(gòu),具有體積小,、頻帶寬、易集成等優(yōu)點,,有較好的應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞: 雙通帶 寬帶 帶通濾波器 SIW MEMS
中圖分類號: TN713
文獻標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211351
中文引用格式: 濮澤宇,,萬晶,,王霄,等. 一種基于MEMS的小型化雙通帶寬帶濾波器芯片[J].電子技術(shù)應(yīng)用,,2021,47(7):48-51,,56.
英文引用格式: Pu Zeyu,,Wan Jing,,Wang Xiao,et al. A miniaturized MEMS-based dual passband broadband filter chip[J]. Application of Electronic Technique,,2021,47(7):48-51,,56.
A miniaturized MEMS-based dual passband broadband filter chip
Pu Zeyu1,,2,,Wan Jing2,3,,Wang Xiao2,3,,Li Yuehua1,,Liang Xiaoxin2,,3
1.Nanjing University of Science & Techonlogy,Nanjing 210094,,China; 2.Institute of Microelectronic Technology of Kunshan,,Kunshan 215347,China,; 3.Institute of Microelectronics,,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,,China
Abstract: This paper analyzes and designs a silicon based substrate integrated waveguide(SIW) dual passband broadband bandpass filter chip based on Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) process with double layer resonant cavity filter structure. The designed filter chip has an insertion loss of less than 2 dB in the 23~29 GHz and 43~47 GHz dual passband bands with relative bandwidths of 23% and 9%, respectively, and an out-of-band suppression of more than 20 dB, and generates a zero point between the dual passbands with a size of only 4.2 mm×1.1 mm×0.8 mm. The filter is a planar stacked structure, with the advantages of small size, wide band and easy integration, which has good application value.
Key words : dual-passband,;broadband;bandpass filter,;SIW;MEMS

0 引言

    在通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大環(huán)境下,,迫切要求通信系統(tǒng)向更小、更易集成,、更多適用頻段的方向發(fā)展。濾波器作為無線通信系統(tǒng)中不可或缺的組成部分,起到濾除系統(tǒng)雜波的作用[1],,且數(shù)量要求多,其體積決定了整個系統(tǒng)的體積和成本,。在微波頻段多以PCB板級濾波器為主,,應(yīng)用到毫米波頻段后其表面金屬結(jié)構(gòu)以及開放的電磁場,,使得PCB板級濾波器損耗過大,因此多以腔體結(jié)構(gòu)濾波器為主,,但腔體濾波器體積巨大,不適應(yīng)于5G小型通信系統(tǒng)終端應(yīng)用中,。此時,,基于MEMS工藝的濾波器芯片應(yīng)運而生,MEMS工藝新增了諸如體微機械加工工藝,、表面微機械加工工藝等技術(shù),融合了各個學(xué)科的尖端技術(shù),,可與Integrated Circuit(IC)工藝相兼容,。采用MEMS工藝制備的濾波器,,具有尺寸小、集成度高等諸多優(yōu)點,。

    在MEMS濾波器諧振腔研究方面,SIW諧振腔結(jié)構(gòu)憑借與矩形波導(dǎo)極高的相似性及其更便捷的實現(xiàn)方式,,成為了目前MEMS濾波器的主流設(shè)計結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,,文獻[2-3]通過中間規(guī)則排布通孔的耦合方式,,實現(xiàn)了多款單通帶MEMS濾波器芯片,,但其相對MMIC芯片而言巨大的尺寸及其單一的應(yīng)用頻段無法滿足目前小型化、多功能的應(yīng)用發(fā)展需求。因此,,在小型化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)多頻帶應(yīng)用成為MEMS濾波器芯片設(shè)計的一個全新方向。




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作者信息:

濮澤宇1,2,,萬  晶2,,3,,王  霄2,3,,李躍華1,梁曉新2,,3

(1.南京理工大學(xué),,江蘇 南京210094,;2.昆山微電子技術(shù)研究院,江蘇 昆山215347,;

3.中國科學(xué)院微電子研究所,北京100029)



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