三模混合集成小型化滤波器设计

精品论文赏析

2022年电子技术应用第4期

马瀚洋1，周雨进2，周 骏2

1.南京电子器件研究所，江苏 南京210016；

2.南京国博电子股份有限公司，江苏 南京211100

摘要

提出了一种基于LC串联单元的三模混合集成小型化滤波器电路拓扑。该电路拓扑具有对称性，主体由4个LC串联单元所构成的“星型”结构组成，能够通过对其并联于地的LC串联单元中元件参数的调节实现对滤波器双零点的自由调节。基于奇偶模分析方法，给出了所提出滤波器拓扑的综合设计方法，并采用基于商业化硅基表贴电容的低成本混合集成技术研制一款具有明显小型化特性的三模多零点带通滤波器。所研制的滤波器仿真与测试结果吻合良好，其中心频率为2.6 GHz，3 dB带宽为1.34 GHz，插入损耗典型值为1.6 dB，能够在4~12 GHz的频带范围内实现30 dB的抑制能力，其面积尺寸为3.2 mm×1.9 mm(0.03λ0×0.02λ0)。

关键词

多模谐振器，集总参数，小型化，带通滤波器

引言

随着现代通信技术的不断发展，通信终端小型化的趋势日趋明显，微波滤波器作为无线通信系统中重要的信号处理器件之一，也面临着更加严峻的挑战，其频率选择特性的优劣、尺寸的大小、成本及可靠性高低都是系统设计中非常重要的因素，因此滤波器的小型化研究具有重要的意义[1]。Ragan在1948年首次提出了使用双模谐振器减小腔体滤波器尺寸的可能性，其通过耦合简并模式(具有相同谐振频率的模式)获得紧密间隔的多个谐振频率[2]。Wolff在1972年提出了第一个双模谐振器微带带通滤波器[3]，该滤波器基于封闭环形微带结构，通过“不对称”容性结构的加载使得模式分离，从而形成了具有双模谐振特性的环形谐振结构。Riaz等人在2019年基于中心加载开路短截线的阶跃阻抗传输线谐振器提出了一种低损耗、宽阻带的多模带通滤波器[4]。Li W等人提出了多短截线加载的半波长多模谐振器，并设计实现了超宽带带通滤波器[5]。虽然多模谐振器在很大程度上减小了滤波器的尺寸，但是由分布参数元件所构成的滤波器的尺寸仍然受到波长的限制。

为了进一步提升多模滤波器的小型化能力，本文采用集总参数设计思路，提出了一种具有三模谐振与双传输零点特性的小型化带通滤波器，该滤波器采用集总电感，主体电路由4个LC串联单元组成，能够通过对其并联于地的LC串联单元中元件参数的调节实现对双零点的自由调节。

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