一种基于MEMS的小型化双通带宽带滤波器芯片
2021年电子技术应用第7期
濮泽宇1，2，万 晶2，3，王 霄2，3，李跃华1，梁晓新2，3
1.南京理工大学，江苏 南京210094；2.昆山微电子技术研究院，江苏 昆山215347； 3.中国科学院微电子研究所，北京100029
摘要： 基于Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)工艺，采用双层谐振腔滤波结构，分析并设计了一种基于MEMS的硅基Substrate Integrated Waveguide(SIW)双通带宽带带通滤波器芯片。设计的滤波器芯片在21.25～29 GHz以及43～47.5 GHz双通带频带内插入损耗小于3 dB，相对带宽分别为30%以及10%，带外抑制度大于20 dB，并且在双通带间产生了零点，尺寸仅为4.2 mm×1.1 mm×0.8 mm。该滤波器是平面堆叠结构，具有体积小、频带宽、易集成等优点，有较好的应用价值。
中图分类号： TN713
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211351
中文引用格式： 濮泽宇，万晶，王霄，等. 一种基于MEMS的小型化双通带宽带滤波器芯片[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211351
中文引用格式： 濮泽宇，万晶，王霄，等. 一种基于MEMS的小型化双通带宽带滤波器芯片[J].电子技术应用，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
在通信产业快速发展的大环境下，迫切要求通信系统向更小、更易集成、更多适用频段的方向发展。滤波器作为无线通信系统中不可或缺的组成部分，起到滤除系统杂波的作用[1]，且数量要求多，其体积决定了整个系统的体积和成本。在微波频段多以PCB板级滤波器为主，应用到毫米波频段后其表面金属结构以及开放的电磁场，使得PCB板级滤波器损耗过大，因此多以腔体结构滤波器为主，但腔体滤波器体积巨大，不适应于5G小型通信系统终端应用中。此时，基于MEMS工艺的滤波器芯片应运而生，MEMS工艺新增了诸如体微机械加工工艺、表面微机械加工工艺等技术，融合了各个学科的尖端技术，可与Integrated Circuit(IC)工艺相兼容。采用MEMS工艺制备的滤波器，具有尺寸小、集成度高等诸多优点。
在MEMS滤波器谐振腔研究方面，SIW谐振腔结构凭借与矩形波导极高的相似性及其更便捷的实现方式，成为了目前MEMS滤波器的主流设计结构。在此结构基础上，文献[2-3]通过中间规则排布通孔的耦合方式，实现了多款单通带MEMS滤波器芯片，但其相对MMIC芯片而言巨大的尺寸及其单一的应用频段无法满足目前小型化、多功能的应用发展需求。因此，在小型化的基础上实现多频带应用成为MEMS滤波器芯片设计的一个全新方向。
本文详细内容请下载：http://www.chinaaet.com/resource/share/2000003653。
作者信息：
濮泽宇1，2，万 晶2，3，王 霄2，3，李跃华1，梁晓新2，3
(1.南京理工大学，江苏 南京210094；2.昆山微电子技术研究院，江苏 昆山215347；
3.中国科学院微电子研究所，北京100029)
此内容为AET网站原创，未经授权禁止转载。