带抽头的微带交指滤波器初始设计流程

带抽头的微带交指滤波器初始设计方法繁多,但设计不够全面、简洁,同时精度不高,因此给出了一套详细、简洁的初始设计流程。设计步骤为:指标"规范化",确定低通原型滤波器,求解滤波器阶数,求解归一化电导值,设计抽头的线长和线宽,设计谐振器的线宽,设计非输入输出谐振器的线长,设计相邻谐振器间距,设计输入输出谐振器的线长和抽头的位置,交指滤波器整体建模仿真。最后以Ka波段滤波器为案例进行初始设计,初始设计结果显示中心频率在30.19GHz附近,通带比29.40~31.00GHz略大,通带内最大插入损耗为4.22dB,最小回波损耗为9.32dB,27.00GHz和33.40GHz的带外抑制大于30.00dB,已经基本满足设计指标,后续只需要稍加优化就能完全满足设计指标,验证了此套设计流程的可行性及其较高的精度。

基于交指滤波器的高隔离度宽带双工器设计

针对用于无线通信系统中的高隔离度宽带双工器,首先将双工器指标拆分为留有一定余量的Tx,Rx滤波器指标,然后使用微带交指结构和基于耦合系数与外部品质因数的改进方法,设计出满足指标的宽带Tx,Rx滤波器,最后使用两种T型结和滤波器组合的结构对双工器进一步设计,并对这两种结构的微带双工器进行了仿真分析。仿真结果显示,并行连接的双工器结构紧凑,但隔离度较差;串行连接的双工器通带内最小回波损耗为14.16dB,最大插入损耗为1.01dB,通带间最小隔离度为53.46dB,双工器尺寸为8.0899mm×2.0591mm×0.302mm,完全满足指标要求,并且具有相对带宽大、隔离度高、插入损耗低的优点,为设计高性能双工器提供了可行性。

微带交指滤波器抽头的结构改进

使用耦合谐振电路理论设计微带交指滤波器具有较好的灵活性,然而当衬底厚度和中心频率增加到一定程度时,由传统的50Ω抽头线得到的外部品质因数Qe达不到理论值。为了增大实际设计中的Qe,同时匹配源和负载,本文将传统的抽头结构改进为一段50Ω微带线与一段较细微带线组合的类SIR抽头;此外,为了减小微带线阶跃变化带来的回波损耗,将类SIR抽头改进为一段50Ω微带线与一段较细微带线渐变式过渡的抽头。最终,分别采用类SIR抽头和渐变式抽头设计了一个Ka波段微带交指滤波器。仿真表明:使用类SIR抽头和渐变式抽头得到的Qe都能与理论值相匹配,且带渐变式抽头的滤波器相比于带类SIR抽头的滤波器,其回波损耗减小8.31dB,插入损耗减小0.16dB。从而验证了所提出的两种抽头结构改进的可行性。

接地孔效应前置的微带交指滤波器设计

微带交指滤波器通常需要使用接地孔接地,传统的设计方法是在整体建模时再考虑接地孔的影响,导致了接地孔的个数、大小、位置都不确定的多因素、多水平问题,因此可以在设计过程中提前考虑接地孔的影响来避免这些问题。以Ka波段滤波器为案例,分别使用了传统的奇偶模阻抗法、耦合系数和外部品质因数法以及在设计过程中考虑了接地孔的改进方法进行设计。初始设计结果显示,传统方法的中心频率发生偏移,并且其他参数与设计指标相差甚远,而改进方法的中心频率、通带范围以及带外抑制满足指标要求,并且最大插入损耗为3.08dB,最小回波损耗为10.08dB,有利于减少后续迭代次数。

体声波梯形滤波器的布局设计方法

为保证滤波器性能,缩小滤波器体积,提高晶圆上的芯片数量,提出一种体声波(BAW)梯形滤波器布局的设计方法。该方法包括11条设计准则和设计流程。11条设计准则限制体声波谐振器(BAWR)的形状、位置,BAWR之间的距离,BAWR与焊盘的距离和互连线。设计流程有7个步骤:(1)根据每个BAWR的有效面积,预设每个BAWR的形状;(2)根据BAW梯形滤波器电路结构,排列BAWR;(3)"压缩"布局;(4)对BAWR切趾、微调和旋转;(5)对BAWR和焊盘布线;(6)检测滤波器布局是否符合设计准则;(7)使用声-电磁联合仿真,验证滤波器布局结果。以10个BAWR串并联而成的5阶BAW梯形滤波器为案例,展示了该方法的设计准则和设计流程。优化后的滤波器布局面积利用率达到了44%。对比未优化的滤波器布局,利用该方法优化后的滤波器布局提高了BAW滤波器的带内插损和带外抑制。

电极化对FBAR应力负载效应影响的分析

基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的力学传感器有很大的应用潜力,但其应力负载效应的敏感机理尚不明确。电极化效应可能是应力负载效应的敏感机理之一。为了研究电极化效应对谐振频率的影响,提出了电极化效应的解析模型。首先根据在理想FBAR中并联谐振频率与纵波声速的关系,推导出并联谐振频率关于压电层材料参数的表达式;然后根据直流电压主要对FBAR的弹性常数和厚度的影响,推导出并联谐振频率与直流电压的关系;最后利用压电效应,得到了力载荷与并联谐振频率的关系。代入数值计算得到并联谐振频率的相对偏移量为+1.003%@400V,对比测试结果,并联谐振频率的相对偏移量为+0.90%@400V,验证了模型的正确性。计算了力载荷为1mN时,电极化效应导致谐振频率的偏移量约为0.5kHz。对比实验测得的应力负载效应对谐振频率的偏移量最低约为262kHz,证明了在应力负载效应中,电极化效应对谐振频率偏移的影响可忽略。