1 中北大学 仪器与电子学院， 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
3 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
4 中北大学 理学院， 太原 030051
针对目前L波段滤波器体积大、群延时高、损耗大等问题，提出了一种L波段多层低群延时滤波器。通过选取高硅基作为衬底材料，采用多层交指结构的谐振器来降低带内群延时，减小体积。利用HFSS软件对滤波器展开建模与仿真。通过调整谐振器的参数，得到最佳设计方案。仿真结果表明，该滤波器的中心频率为1.5 GHz，带内插入损耗小于1.2 dB，带内群延时波动小于500 ps，在中心频率左右0.3 GHz处的带外抑制达到50 dB，滤波器尺寸较小，为8 mm×7 mm×1.5 mm。
滤波器 低群延时 多层交指结构 中心频率 filter low group delay MEMS MEMS multilayer interfingering structure center frequency
光子学报
2023, 52(10): 1052411
韩路路 1,2,3,4吴倩楠 1,3,4,5王姗姗 1,2,3,4范丽娜 1,3,4,6李孟委 1,2,3,4
1 中北大学 南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000
2 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院, 太原 030051
4 中北大学 微系统集成研究中心, 太原 030051
5 中北大学 理学院, 太原 030051
6 中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
为了有效解决信号/频谱分析仪等微波测试仪器尺寸较大、信号损耗高、选通切换效率差等问题, 将射频MEMS开关引入交指型可切换滤波器结构中。通过MEMS四掷开关选择具有不同中心频率的交指型谐振器, 实现在6~14 GHz内四个频率的射频信号切换过滤。利用HFSS电磁波仿真软件对滤波结构的几何参数进行优化计算, 得到四个可切换频率的插入损耗, 分别为1.26 dB @6.86 GHz、1.03 dB @9.16 GHz、1.23dB @11.78 GHz、1.07 dB @12.26 GHz, 整体面积约为7.95 mm3。与其他可切换滤波器相比, 该可切换滤波器将MEMS四掷开关与交指型谐振器集成到一起, 具有低插损、小尺寸、高集成度等优点。
微机电系统开关 可切换滤波器 交指型谐振器 带通滤波器 MEMS switch switchable filter interdigital resonator bandpass filter
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川绵阳 621999
2 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
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14.16 dB，最大插入损耗为1.01 dB，通带间最小隔离度为53.46 dB，双工器尺寸为8.089 9 mm×2.059 1 mm×0.302 mm，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。
微电子机械系统 双工器 交指滤波器 设计 micro-electro-mechanical systems (MEMS) diplexer interdigital filter design 强激光与粒子束
2019, 31(8): 084101
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
3 中国科学院 高能物理研究所 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
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50 Ω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50 Ω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50 Ω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8.31 dB, 插入损耗减小0.16 dB。从而验证了所提出的两种抽头结构改进的可行性。
微电子机械系统 耦合谐振电路理论 微带滤波器 交指 抽头线 结构改进 Micro-Eletro-Mechanical System(MEMS) coupled resonant circuit theory microstrip filter interdigital tapped-line structure improvement
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
3 中国科学院 高能物理研究所 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
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30.19 GHz附近，通带比29.40~31.00 GHz略大，通带内最大插入损耗为4.22 dB，最小回波损耗为9.32 dB，27.00 GHz和33.40 GHz的带外抑制大于30.00 dB，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。
微电子机械系统 交指滤波器 微带线 抽头线 MEMS interdigital filter microstrip line tapped-line 强激光与粒子束
2018, 30(7): 074101
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
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3.08 dB，最小回波损耗为10.08 dB，有利于减少后续迭代次数。
微电子机械系统 滤波器 交指 微带线 接地孔 设计 MEMS filter interdigital microstrip line grounding via-hole design 强激光与粒子束
2018, 30(8): 084101
提出了一种基于人工传输线的小型微带Wilkinson功分器,该器件使用由L-C元件构成的人工传输线取代传统传输线,并使用交指电容和贴片电阻进行端口隔离。设计制作的Wilkinson功分器中心频率为915 MHz的微带3 dB功分器,等幅同相地将输入功率分配到2个输出端口,尺寸仅有传统Wilkinson功分器的25%,端口幅度平衡度±0.2 dB,相位平衡度±1°。实验结果表明:功分器带宽为0.49～1.20 GHz,插入损耗小于3.2 dB,回波损耗大于10 dB,仿真结果和测量结果吻合较好。
人工传输线 Wilkinson功分器 交指电容 小型化 artificial transmission line Wilkinson power divider interdigital capacitor miniaturized
