【摘 要】
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随着5G时代的来临,无线通信技术快速发展,频谱资源的合理利用也变得尤为重要。5G毫米波频段的应用是5G技术发展的主流方向,同时也是当下一大挑战。毫米波信号的传输易受环境影响,因此5G系统对毫米波滤波器性能提出更高要求,其中包括低损耗,高匹配,良好选择性,高百分比带宽等。当下毫米波滤波器体积仍旧偏大,无法满足手机等移动设备的内部空间要求,因此针对可移动手持设备的应用,小体积高性能滤波器的研究既是一大
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随着5G时代的来临,无线通信技术快速发展,频谱资源的合理利用也变得尤为重要。5G毫米波频段的应用是5G技术发展的主流方向,同时也是当下一大挑战。毫米波信号的传输易受环境影响,因此5G系统对毫米波滤波器性能提出更高要求,其中包括低损耗,高匹配,良好选择性,高百分比带宽等。当下毫米波滤波器体积仍旧偏大,无法满足手机等移动设备的内部空间要求,因此针对可移动手持设备的应用,小体积高性能滤波器的研究既是一大热点也是一大难点。本设计面向37GHz-40GHz无线通信频段的滤波器设计,分别从上述毫米波频段小型化,低插损和高选择性方面展开研究,主要工作和创新点如下:1)针对于毫米波频段小型化问题,本设计采用玻璃基衬底集成无源器件工艺（IPD:Integrated Passive Device）,与传统集成技术相比,玻璃基IPD将可用集成空间扩展到三维,提高了空间利用率。2)基于玻璃基工艺,设计一款37GHz-40GHz频段的传统二维平面二阶带通滤波器。该滤波器基于非均匀阻抗微带构成的开口谐振环结构,并对此二维平面滤波器进行等效电路提取,从等效电路入手增加滤波器带外传输零点,提高带外抑制,改善滤波性能,并搭建其二维平面滤波器结构。3)基于玻璃基工艺和传统的二维平面二阶开口谐振环带通滤波器,沿用等效电路思路对其进行改进,设计一款面向5G通信毫米波37GHz-40GHz频段的三维二阶带通滤波器。具体改进措施是在耦合馈电传输线部分添加了集总元件形式的电容电感谐振单元,用以在阻带形成传输零点进一步提高带外抑制。4)基于四阶开口谐振环结构,利用谐振环之间的交叉耦合产生额外传输零点,从不同思路进一步改善二维平面开口谐振环带通滤波器滤波器性能。滤波性能均衡并具有良好的带外选择特性。综上所述,本文针对5G通信毫米波频段设计的两款带通滤波器,其中二阶开环谐振滤波器的带内插入损耗小于1.98d B,DC-32.3GHz和44GHz-49GHz带外抑制均低于-40d B,50GHz-60GHz带外抑制低于-30d B,滤波器尺寸为3.94mm×1.81mm。四阶开环谐振滤波器的带内插入损耗小于1.52d B,DC-32.3GHz带外抑制低于-47d B,44GHz-60GHz带外抑制低于-32d B,滤波器尺寸为3.9mm×3.03mm。性能较为均衡,符合5G通信系统链路对滤波器集成小型化和高性能的需求,对提高5G射频前端收发链路性能具有一定科研研究意义。
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