三模混合集成小型化濾波器設計
2022年電子技術應用第4期
馬瀚洋1，周雨進2，周 駿2
1.南京電子器件研究所，江蘇 南京210016；2.南京國博電子股份有限公司，江蘇 南京211100
摘要： 提出了一種基于LC串聯單元的三模混合集成小型化濾波器電路拓撲。該電路拓撲具有對稱性，主體由4個LC串聯單元所構成的“星型”結構組成，能夠通過對其并聯于地的LC串聯單元中元件參數的調節實現對濾波器雙零點的自由調節。基于奇偶模分析方法，給出了所提出濾波器拓撲的綜合設計方法，并采用基于商業化硅基表貼電容的低成本混合集成技術研制一款具有明顯小型化特性的三模多零點帶通濾波器。所研制的濾波器仿真與測試結果吻合良好，其中心頻率為2.6 GHz，3 dB帶寬為1.34 GHz，插入損耗典型值為1.6 dB，能夠在4~12 GHz的頻帶范圍內實現30 dB的抑制能力，其面積尺寸為3.2 mm×1.9 mm(0.03λ0×0.02λ0)。
中圖分類號： TN713
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222676
中文引用格式： 馬瀚洋，周雨進，周駿. 三模混合集成小型化濾波器設計[J].電子技術應用，2022，48(4)：94-97，103.
英文引用格式： Ma Hanyang，Zhou Yujin，Zhou Jun. A triple-mode bandpass filter featured with hybrid integration and tiny size[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：94-97，103.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222676
中文引用格式： 馬瀚洋，周雨進，周駿. 三模混合集成小型化濾波器設計[J].電子技術應用，2022，48(4)：94-97，103.
英文引用格式： Ma Hanyang，Zhou Yujin，Zhou Jun. A triple-mode bandpass filter featured with hybrid integration and tiny size[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：94-97，103.
A triple-mode bandpass filter featured with hybrid integration and tiny size
Ma Hanyang1，Zhou Yujin2，Zhou Jun2
1.Nanjing Electronic Devices Institute，Nanjing 210016，China； 2.Nanjing Guobo Electronics Company Limited，Nanjing 211100，China
Abstract： A circuit topology of a LC series unit based triple-mode bandpass filter featured with hybrid integration and tiny siaze is proposed. The main part of the symmetrical circuit is composed of a “star” structure with four LC series units. It can realize the free adjustment of the two transmission zeroes by adjusting the parameters of the LC series units connected in parallel to the ground. Based on odd-even mode analysis method, this paper presents the comprehensive design method of the proposed filter and develops a triple-mode multiple-zero bandpass filter with miniaturization characteristics by using hybrid integration technology with commercial silicon-based surface mount capacitors. The simulation and test results of the developed filter are in good agreement. The filter has a 3 dB bandwidth of 1.34 GHz at center frequency of 2.6 GHz. The typical insertion loss of the filter is 1.6 dB. The upper stopband attenuation higher than 30 dB is 4~12 GHz. It occupies only 3.2 mm×1.9 mm(0.03λ0×0.02λ0).
Key words : multimode resonator；lumped-element；miniaturized；passband filter
0 引言
隨著現代通信技術的不斷發展，通信終端小型化的趨勢日趨明顯，微波濾波器作為無線通信系統中重要的信號處理器件之一，也面臨著更加嚴峻的挑戰，其頻率選擇特性的優劣、尺寸的大小、成本及可靠性高低都是系統設計中非常重要的因素，因此濾波器的小型化研究具有重要的意義[1]。Ragan在1948年首次提出了使用雙模諧振器減小腔體濾波器尺寸的可能性，其通過耦合簡并模式(具有相同諧振頻率的模式)獲得緊密間隔的多個諧振頻率[2]。Wolff在1972年提出了第一個雙模諧振器微帶帶通濾波器[3]，該濾波器基于封閉環形微帶結構，通過“不對稱”容性結構的加載使得模式分離，從而形成了具有雙模諧振特性的環形諧振結構。Riaz等人在2019年基于中心加載開路短截線的階躍阻抗傳輸線諧振器提出了一種低損耗、寬阻帶的多模帶通濾波器[4]。Li W等人提出了多短截線加載的半波長多模諧振器，并設計實現了超寬帶帶通濾波器[5]。雖然多模諧振器在很大程度上減小了濾波器的尺寸，但是由分布參數元件所構成的濾波器的尺寸仍然受到波長的限制。
為了進一步提升多模濾波器的小型化能力，本文采用集總參數設計思路，提出了一種具有三模諧振與雙傳輸零點特性的小型化帶通濾波器，該濾波器采用集總電感，主體電路由4個LC串聯單元組成，能夠通過對其并聯于地的LC串聯單元中元件參數的調節實現對雙零點的自由調節。
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作者信息：
馬瀚洋1，周雨進2，周 駿2
(1.南京電子器件研究所，江蘇 南京210016；2.南京國博電子股份有限公司，江蘇 南京211100)
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