应用于5G 通信的GaAs 带通滤波器设计

随着5G 通信的飞速发展,系统对高密度、低成本、小体积提出了更高的要求。为满足需求,设计了一种应用于5G 通信的高选择性小型化带通滤波器。首先通过Designer 电路仿真软件,建立电路拓扑结构进行元件值的拟合,提取合适的元件值;基于GaAs 工艺,在三维电磁仿真软件 (HFSS) 中进行整体建模设计,并加工实现了一款应用于5G 通信的GaAs 带通滤波器。测试结果表明:该带通滤波器中心频率为3750 MHz,带宽900 MHz,插入损耗为3.0 dB,带内驻波比优于1.5, 在DC~2400 MHz, 5300 MHz~10 GHz 阻带范围内的带外抑制均优于30 dB,测试结果与仿真设计十分吻合。该滤波器尺寸仅为1.2 mm×0.9 mm×0.1 mm,相比传统工艺的滤波器,体积大大缩小, 且可以与 5G 系统芯片一体化设计。     

一种IPD吸收式低通滤波器的设计

为解决反射信号损害系统性能的问题,提出了一种具有高带外抑制和高带外吸收的小型化吸收式低通滤波器。该滤波器通过高通通路和低通通路实现了吸收式低通滤波器;通过抑制增益支路实现了高带外抑制。利用ADS和HFSS仿真软件对滤波器结构进行优化设计,并进行了实物的加工和测试。实测结果表明:该滤波器的3 dB截止频率为4 GHz,其带内最小插入损耗0.88 dB,通带内DC到3.5 GHz的回波损耗大于20 dB,阻带回波损耗大于10 dB,10.5 GHz处的阻带抑制大于45dB,从8 GHz到30 GHz的带外抑制大于33 dB,实测结果与仿真结果有较好的吻合。该滤波器尺寸仅为1220μm×650μm×87.71μm,相比传统PCB、LTCC工艺的滤波器,体积大大缩小,符合现代射频与微波系统小型化的发展趋势。     

基于IPD的紧凑型高性能N77带通滤波器北大核心CSCD

5G通信系统向小型化、集成化、低功耗、高性能方向发展,要求5G滤波器性能更高、体积更小。文中将切比雪夫Ⅱ型带通滤波器原型电路进行等效变换,在减少插入损耗的同时在低频端引入两个传输零点;通过合理的空间布局以及对元件连接端口进行阻抗匹配优化,利用元件的寄生参数在高频端引入两个传输零点。从电路原理和三维结构两个方向进行研究,在小尺寸情况下实现了较高阻带抑制和较小带内损耗。设计并加工了GaAs衬底的芯片滤波器,实测表明,仿真结果与测试结果相符,滤波器尺寸仅为1.0 mm×0.8 mm×0.1 mm。     

超宽带高抑制无反射带通滤波器的设计

为了提高无反射带通滤波器的带宽和衰减,设计一款基于集成无源器件技术的小型化、超宽带、高带外抑制的无反射带通滤波器。该滤波器由无反射低通滤波器、无反射高通滤波器和匹配电路级联而成,无反射低通、高通滤波器级联可实现超宽带,通过在匹配电路的上下频带各引入一个零点的方法,将滤波器的带外抑制峰值提高到了40 dB。通过HFSS软件在硅衬底上对其进行建模仿真,最终实现了所需的无反射带通滤波器。该滤波器的中心频率f_0为2.43 GHz,中心频率处的插入损耗为1.17 dB,BW_(-3dB)≤1.86 GHz,带外抑制≥40 dB,回波损耗在12 dB左右,整体尺寸仅为2.65 mm×1.25 mm。三维电磁场仿真结果表明,该款无反射带通滤波器的相对带宽为76.5%,衰减为40 dB。     

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IPD工艺的高通滤波器芯片设计

设计采用了集成无源器件(Integrated Passive Device,IPD)工艺设计了一款集总式紧凑型椭圆函数高通滤波器。设计采用砷化镓GaAs作为衬底材料,基于寄生参数和等效电路模型对螺旋电感和MIM(金属-介质-金属)电容进行理论分析,并在三维电磁场仿真软件HFSS中进行建模与仿真。经过调试,该模型截止频率9.2 GHz,在9.8 GHz通带上插入损耗小于2 dB,在0~7.2 GHz阻带抑制>30 dB,尺寸仅为640μm×865μm×84μm,有效缩小了无源滤波器的尺寸,验证了基于GaAs IPD工艺的集总式高通滤波器设计的可行性。