《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(wàn) 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(guó)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(jì)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(jì)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(duì)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(diǎn),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(diǎn),,有較好的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 雙通帶 寬帶 帶通濾波器 SIW MEMS
中圖分類號(hào): TN713
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211351
中文引用格式: 濮澤宇,,萬(wàn)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(gè)系統(tǒng)的體積和成本,。在微波頻段多以PCB板級(jí)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(chǎng),使得PCB板級(jí)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(shí),,基于MEMS工藝的濾波器芯片應(yīng)運(yùn)而生,MEMS工藝新增了諸如體微機(jī)械加工工藝,、表面微機(jī)械加工工藝等技術(shù),,融合了各個(gè)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(diǎn),。

    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(shí)現(xiàn)方式,成為了目前MEMS濾波器的主流設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),。在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,,文獻(xiàn)[2-3]通過中間規(guī)則排布通孔的耦合方式,實(shí)現(xiàn)了多款單通帶MEMS濾波器芯片,,但其相對(duì)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(shí)現(xiàn)多頻帶應(yīng)用成為MEMS濾波器芯片設(shè)計(jì)的一個(gè)全新方向,。




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作者信息:

濮澤宇1,2,,萬(wàn)  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(guó)科學(xué)院微電子研究所,,北京100029)



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