CN111525903A - 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片 - Google Patents

一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN111525903A
CN111525903A CN202010235921.1A CN202010235921A CN111525903A CN 111525903 A CN111525903 A CN 111525903A CN 202010235921 A CN202010235921 A CN 202010235921A CN 111525903 A CN111525903 A CN 111525903A
Authority
CN
China
Prior art keywords
broadband
band
branch
spiral inductor
stop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010235921.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111525903B (zh
Inventor
吴永乐
孔梦丹
庄正
王卫民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202010235921.1A priority Critical patent/CN111525903B/zh
Publication of CN111525903A publication Critical patent/CN111525903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111525903B publication Critical patent/CN111525903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H5/00—One-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H5/12—One-port networks comprising only passive electrical elements as network components with at least one voltage- or current-dependent element

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

本发明实施例提供了一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其中包括：为单层的介质板的基底层及采用薄膜集成无源器件IPD技术在介质板上生成的吸收式带阻滤波器电路；吸收式带阻滤波器电路包括：输入端口，输出端口、连接于输入端口与输出端口之间的基础带阻主路、以及连接于基础带阻主路上的宽频带吸收支路；输入端口，用于接收输入的信号；基础带阻主路，用于对信号在带阻的频率范围内进行阻断；宽频带吸收支路，用于吸收信号并且拓展信号的带阻的频率范围；输出端口，用于输出经宽频带吸收支路及基础带阻主路处理信号以后，除带阻的频率范围以外的信号。

Description

一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，频谱资源日益复杂，带阻滤波器逐渐向着宽频带、低插损、超小型化等趋势发展。带阻滤波器中的吸收式带阻滤波器，可以直接将输入的信号中的某些干扰信号频率分量，通过电阻吸收以达到干扰信号抑制功能。
在近年来，大量吸收式带阻滤波器的研制在现有技术中多种实现方式，在一种实现方式中可以采用低温共烧陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic，简称LTCC)技术实现。通常现有技术利用LTCC技术来实现集总元件比如电容、电感构成的吸收式带阻滤波器电路。具体吸收式带阻滤波器电路参见图1所示，图1为现有技术的吸收式带阻滤波器的电路原理图。吸收式带阻滤波器的电路是由输入端90、输出端20、第一个电容60、第一个电感70，第一个电阻80、第二个电阻30、第二个电容50，第二个电感40组成；其中第一个电感70，第一个电阻80与第二个电阻30串联，并与输入端90，第二个电阻30、第二个电容50，第二个电感40并联，并与输出端20连接，实现带阻。此带阻滤波器的通带上限频率与通带下限频率的比近似为2或者更小，也称为窄带。
由于LTCC技术等半导体技术实现的小型化吸收式带阻滤波器针对的是窄带带阻特性，并且使用的多层基板构造的带阻滤波器器件，此带阻滤波器器件厚度大，尺寸大且成本器件厚度的增加而增加。综上所述，现有技术的吸收式带阻滤波器具有窄带带阻特性，并且器件厚度大，尺寸大且成本随器件厚度的增加而增加。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，用以解决现有技术中吸收式带阻滤波器具有窄带带阻特性，并且器件厚度大，尺寸大且成本随器件厚度的增加而增加的技术问题。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，包括：
吸收式带阻滤波器电路，以及用于承载所述吸收式带阻滤波器电路的基底层，其中，
所述基底层为单层的介质板；
所述吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在所述介质板上生成的；所述吸收式带阻滤波器电路包括：输入端口，输出端口、连接于所述输入端口与输出端口之间的基础带阻主路、以及连接于所述基础带阻主路上的宽频带吸收支路；
所述输入端口，用于接收输入的信号；
所述基础带阻主路，用于对所述信号在带阻的频率范围内进行阻断；
所述宽频带吸收支路，用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围；
所述输出端口，用于输出经所述宽频带吸收支路及所述基础带阻主路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。
进一步的，在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带吸收支路为两个以上宽频带吸收支路的情况下，所述两个以上宽频带吸收支路中的一个宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的另一个宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路与所述输出端口之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的其余宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路上。
进一步的，在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路包括：用于吸收所述信号的薄膜电阻，第二直接螺旋电感及第四金属绝缘体金属MIM电容；其中，
所述薄膜电阻，所述第二直接螺旋电感与所述第四MIM电容串联，所述薄膜电阻的一端连接于所述输入端口，所述薄膜电阻的另一端连接于所述第二直接螺旋电感的一端，所述第二直接螺旋电感的另一端连接于所述第四MIM电容的一端，所述第四MIM电容的另一端连接于节点。
进一步的，所述薄膜电阻是由镍铬合金构成的。
进一步的，所述吸收式带阻滤波器电路还包括：连接于所述基础带阻主路上的宽频带反射支路，用于拓展所述信号的带阻的频率范围，并且位于所述宽频带吸收支路靠近所述输出端口的位置；
所述输出端口，还用于输出经所述宽频带吸收支路，所述基础带阻主路及所述宽频带反射支路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。
进一步的，在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带反射支路为两个以上宽频带反射支路的情况下，所述两个以上宽频带反射支路中的一个宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
所述两个以上宽频带反射支路中的其余宽频带反射支路连接于所述基础带阻主路上。
进一步的，在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路包括：第五MIM电容及第三直接螺旋电感；其中，
所述第五MIM电容与所述第三直接螺旋电感串联，所述第五MIM电容的一端连接于节点，所述第五MIM电容的另一端连接所述第三直接螺旋电感的一端，所述第三直接螺旋电感的另一端连接于所述输出端口。
进一步的，所述基础带阻主路包括：第一交叉螺旋电感、第一MIM电容、第三MIM电容、第一直接螺旋电感、第二交叉螺旋电感及第二MIM电容；其中，
所述第一交叉螺旋电感与所述第一金属绝缘体金属MIM电容并联，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端连接处连接于所述输入端口，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端的另一连接处连接于节点上；
所述第三MIM电容与所述第一直接螺旋电感串联，所述第三MIM电容的一端连接于所述节点上，所述第三MIM电容的另一端与所述第一直接螺旋电感的一端连接，所述第一直接螺旋电感的另一端连接接地金属；
所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容并联，所述第二交叉螺旋电感与所述第二MIM电容的一端连接处连接于所述节点上，所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容的另一端连接处连接于所述输出端口。
进一步的，所述基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的带阻的频率范围为3.17GHz至8.20GHz的频率范围。
进一步的，所述输入端口与所述输出端口的尺寸相同，所述输入端口与所述输出端口分别夹设于两侧的接地金属之间，并与两侧的接地金属形成接地信号接地的端口，且所述输入端口和所述输出端口分别与两侧的接地金属之间具有间距。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，由于基底层为单层的介质板，相较于现有技术的多层基板，基板层数少，厚度较小；并且，使用的吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在介质板上生成的，由于薄膜件IPD技术加工出来的吸收式带阻滤波器电路高集成度，减小了吸收式带阻滤波器芯片的体积，进而减小了吸收式带阻滤波器芯片的尺寸；并且，采用宽频带吸收支路能够在吸收信号的基础上，拓展信号的带阻的频率范围，提升频率选择性，这样吸收式带阻滤波器芯片可以具有宽频带带阻特性。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的吸收式带阻滤波器的电路原理图；
图2为本发明实施例提供的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的基本结构示意图；
图3为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的第一电路原理示意图；
图4为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的第二电路原理示意图；
图5为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的三维结构示意图；
图6为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的输入端口回波损耗|S11|、输出端口回波损耗|S22|和阻带抑制|S21|的测试S参数曲线示意图。
附图标记说明：
20-输出端，30-第二个电阻，40-第二个电感，50-第二个电容，60-第一个电容，70-第一个电感，80-第一个电阻，90-输入端，1-输入端口，2-输出端口，3-接地金属，4-第一交叉耦合螺旋电感，5-第二交叉耦合螺旋电感，6-第一直接螺旋电感，7-第二直接螺旋电感，8-第三直接螺旋电感，9-第一MIM电容，10-第二MIM电容，11-第三MIM电容，12-第四MIM电容，13-第五MIM电容，14-薄膜电阻，15-介质板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先，为了方便理解本发明实施例，在此先介绍一下本发明实施例中下文的使用术语“第一MIM电容”、“第二MIM电容”、“第三MIM电容”、“第四MIM电容”、“第五MIM电容”、“第一直接螺旋电感”、“第二直接螺旋电感”、“第三直接螺旋电感”、“第一交叉螺旋电感”、“第二交叉螺旋电感”、“宽频带吸收支路”及“宽频带反射支路”等。
本发明实施例中的“第一金属绝缘体金属电容器(Metal-Insulator-MetalCapacitor简称MIM电容器)电容”的“第一”、“第二MIM电容”的“第二”、“第三MIM电容”的“第三”、“第四MIM电容”的“第四”及“第五MIM电容”的“第五”是用来区分此处的五个MIM电容，在此并不做顺序上的限定。本发明实施例中的五个MIM电容可以统称为电容。本发明实施例中的电容均是采用薄膜集成无源元件技术(Integrated Passive Device，简称IPD)技术在介质板上生成的，并且是由顶层金属，底层金属，以及顶层金属与底层金属之间加入一个中间绝缘层构成的，中间绝缘层可以但不限于为氮化硅中间绝缘层。这样通过薄膜件IPD技术加工出来的电容高集成度，减小了电容的体积，进而减小了吸收式带阻滤波器芯片的尺寸。
“第一直接螺旋电感”的“第一”、“第二直接螺旋电感”的“第二”、及“第三直接螺旋电感”的“第三”是用来区分此处的三个直接螺旋电感，在此并不做顺序上的限定。本发明实施例中的三个直接螺旋电感可以统称为直接螺旋电感，直接螺旋电感是将三层金属层螺旋而成，直接螺旋电感的一端在螺旋圈外，直接螺旋电感的另一端在螺旋圈内，螺旋圈内的端口，即直接螺旋电感的另一端通过空气桥的结构连接到其他部件上。上述空气桥的结构可以是保留顶层和底层金属，去掉中间层金属，以获得顶层和底层金属之间的电隔离，使顶层和底层金属在交叉布线时不会相互导通。在底层金属与三层螺旋绕制的金属传输线的交叉部分中，去掉传输线的底层和中间层金属，以便顶层和底层金属构成空气桥，不会相互导通从而实现电隔离。
“第一交叉螺旋电感”的“第一”及“第二交叉螺旋电感”的“第二”是用来区分此处的两个交叉螺旋电感，在此并不做顺序上的限定。本发明实施例中的两个交叉螺旋电感，可以统称为交叉螺旋电感，交叉螺旋电感是利用空气桥将三层金属层交叉螺旋，交叉螺旋电感的一个端口和交叉螺旋电感的另一个端口均在螺旋圈内，交叉螺旋电感的一个端口和交叉螺旋电感的另一个端口，即两个端口均通过空气桥的结构连接到其他部件上。这样耦合螺旋电感相比直接螺旋电感而言，耦合螺旋电感的两个端口都在螺旋圈内，可以将与其并联的电容直接连接在螺旋圈内部，因此在电路布局上可以更紧凑，从而减小吸收式带阻滤波器芯片的尺寸。同理，其他术语中的“第一”、“第二”及“第三”等等，是用来区分的，并不做顺序上的限定。在此不再一一赘述。
本发明实施例中的三个直接螺旋电感及本发明实施例中的两个交叉螺旋电感，可以统称为电感。本发明实施例的电感均是采用薄膜IPD技术在介质板上生成的。这样通过薄膜件IPD技术加工出来的电感高集成度，减小了电感的体积，进而减小了吸收式带阻滤波器芯片的尺寸。
宽频带吸收支路及宽频带反射支路，相对于基础带阻主路而言，均属于支路。为了区分两个支路，将用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围的支路，称为宽频带吸收支路；将拓展所述信号的带阻的频率范围的支路，称为宽频带反射支路。
基于上述使用术语的介绍，下面继续对本发明实施例提供的一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片进行介绍。
针对现有技术中吸收式带阻滤波器具有窄带带阻特性，并且器件厚度大，尺寸大且成本随器件厚度的增加而增加的问题，本发明实施例提供一种基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，由于基底层为单层的介质板，相较于现有技术的多层基板，基板层数少，厚度较小；并且，使用的吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在介质板上生成的，由于薄膜件IPD技术加工出来的吸收式带阻滤波器电路高集成度，减小了吸收式带阻滤波器芯片的体积，进而减小了吸收式带阻滤波器芯片的尺寸；并且，采用宽频带吸收支路能够在吸收信号的基础上，拓展信号的带阻的频率范围，提升频率选择性，这样吸收式带阻滤波器芯片可以具有宽频带带阻特性。
参见图2，图2为本发明实施例提供的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的基本原理的框架示意图。本发明实施例提供的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，可以包括如下内容：
吸收式带阻滤波器电路，以及用于承载所述吸收式带阻滤波器电路的基底层，其中，
所述基底层为单层的介质板；
所述吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在所述介质板上生成的；所述吸收式带阻滤波器电路包括：输入端口，输出端口、连接于所述输入端口与输出端口之间的基础带阻主路、以及连接于所述基础带阻主路上的宽频带吸收支路；
所述输入端口，用于接收输入的信号；
所述基础带阻主路，用于对所述信号在带阻的频率范围内进行阻断；
所述宽频带吸收支路，用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围；
所述输出端口，用于输出经所述宽频带吸收支路及所述基础带阻主路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。
需要说明的是，上述基底层可以但不限于为砷化镓基板，厚度可以但不限于为200μm，介电常数可以但不限于为12.85，损耗角正切值可以但不限于为0.006。吸收式带阻滤波器电路与地平面均设置在基底层的正面，基底层的背面无设置元件。也就是，在基底层的一面上设置了吸收式带阻滤波器电路，方便操作使用基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片。
在本发明实施例中，由于基底层为单层的介质板，相较于现有技术的多层基板，基板层数少，厚度较小；并且，使用的吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在介质板上生成的，由于薄膜件IPD技术加工出来的吸收式带阻滤波器电路高集成度，减小了吸收式带阻滤波器芯片的体积，进而减小了吸收式带阻滤波器芯片的尺寸；并且，采用宽频带吸收支路能够在吸收信号的基础上，拓展信号的带阻的频率范围，提升频率选择性，这样吸收式带阻滤波器芯片可以具有宽频带带阻特性。
为了能够解决上述技术问题，本发明实施例的宽频带吸收支路用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围，只要能够用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围的任何宽频带吸收支路，均属于本发明实施例的保护范围。以下对宽频带吸收支路的构成进行说明。
首先，所述宽频带吸收支路包括：用于吸收所述信号的电阻，第二电感及第四电容；其中，
所述电阻，所述第二电感与所述第四电容串联，所述电阻的一端连接于一个节点，所述电阻的另一端连接于所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接于所述第四电容的一端，所述第四电容的另一端连接于另一个节点。其中，一个节点可以但不限于为输入端口，对应的另一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路与基础带阻主路的连接处；一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路与基础带阻主路的一个连接处，对应的另一个节点可以但不限于为一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路与基础带阻主路的另一个连接处；和/或一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路与基础带阻主路的连接处，另一个节点可以但不限于为输出端口。具体的一个节点和另一个节点的连接情况是根据实际需求而定。其中，只要能够实现吸收所述信号，并且工艺轻薄的电阻，均可属于本发明实施例的保护范围，比如薄膜电阻，此薄膜电阻是由镍铬合金NiCr构成的。第二电感可以但不限于为直接螺旋电感，也可以是交叉螺旋电感。第四电容可以但不限于为第四MIM电容。
其次，为了能够实现上述吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围，宽频带吸收支路的数量不做限定，宽频带吸收支路可以为一个宽频带吸收支路，宽频带吸收支路也可以为两个以上宽频带吸收支路。具体说明如下：
在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带吸收支路为两个以上宽频带吸收支路的情况下，所述两个以上宽频带吸收支路中的一个宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的另一个宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路与所述输出端口之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的其余宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路上。当然为了能够连接上两个以上宽频带吸收支路，对应也会增加基础带阻主路的结构。随着宽频带吸收支路的增加，相应的更多的拓展信号的带阻的频率范围的数量，并且也能实现吸收信号。
参见图3，图4和图5，如果上述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路包括：用于吸收所述信号的薄膜电阻，第二直接螺旋电感及第四金属绝缘体金属MIM电容；图5中的薄膜电阻14是由镍铬合金NiCr构成，用以等效图3和图4中的电阻R；图5中的第二直接螺旋电感7是由三层金属层构成，用以等效图3和图4中的电感Lp1；图5中的第四MIM电容12是由顶层金属和底层金属与中间层氮化硅绝缘层构成的用以等效图3和图4中电容Cp1；图5中的输入端口1、输出端口2均由三层金属层构成，并分别与接地金属3联合构成接地信号接地(Ground-Signal-Ground，简称GSG)端口形式，用以分别等效图3和图4中输入端口1和输出端口2，其中，输入端口1的阻抗符合标准阻抗，比如50欧姆，并且输出端口2的阻抗也符合标准阻抗，比如50欧姆。其中，
所述薄膜电阻，所述第二直接螺旋电感与所述第四MIM电容串联，所述薄膜电阻的一端连接于所述输入端口，所述薄膜电阻的另一端连接于所述第二直接螺旋电感的一端，所述第二直接螺旋电感的另一端连接于所述第四MIM电容的一端，所述第四MIM电容的另一端连接于节点。该节点相当于上述的另一节点，可以为宽频带吸收支路与基础带阻主路的连接处，而输入端口相当于上述的一个节点。在此不再详细赘述。
基于上述宽频带吸收支路及基础带阻主路的基础上，为了拓展信号的带阻的频率范围的数量，在本发明实施例中的所述吸收式带阻滤波器电路还包括：连接于所述基础带阻主路上的宽频带反射支路，用于拓展所述信号的带阻的频率范围，并且位于所述宽频带吸收支路靠近所述输出端口的位置。在增加宽频带反射支路的基础上，所述输出端口，也用于输出经所述宽频带吸收支路，所述基础带阻主路及所述宽频带反射支路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。其中，
所述宽频带反射支路包括：第五电容及第三电感；其中，
所述第五电容与所述第三电感串联，所述第五电容的一端连接于一个节点，所述第五电容的另一端连接所述第三电感的一端，所述第三电感的另一端连接于另一个节点。其中，一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路、宽频带反射支路与基础带阻主路的一个连接处，对应的另一个节点可以但不限于为一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路、宽频带反射支路与基础带阻主路的另一个连接处；和/或一个节点可以但不限于为宽频带吸收支路、宽频带反射支路与基础带阻主路的连接处，另一个节点可以但不限于为输出端口。具体的一个节点和另一个节点的连接情况是根据实际需求而定。其中，第三电感可以但不限于为直接螺旋电感，也可以是交叉螺旋电感。第五电容可以但不限于为第五MIM电容。
其次，为了能够实现上述吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围，宽频带反射支路的数量不做限定，宽频带反射支路可以为一个宽频带反射支路，宽频带反射支路也可以为两个以上宽频带反射支路。具体说明如下：
在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带反射支路为两个以上宽频带反射支路的情况下，所述两个以上宽频带反射支路中的一个宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
所述两个以上宽频带反射支路中的其余宽频带反射支路连接于所述基础带阻主路上。当然为了能够连接上两个以上宽频带反射支路，对应也会增加基础带阻主路的结构。随着宽频带反射支路的增加，相应的更多的拓展信号的带阻的频率范围的数量。
当然在基于至少一个宽频带吸收支路的情况下，可以再增加宽频带吸收支路和/或增加宽频带反射支路，至于上述宽频带吸收支路及宽频带反射支路的增加数量以及其组合方式，只要能够实现拓展所述信号的带阻的频率范围的组合方式，均属于本发明实施例的保护范围，在此不做限定。
如图4和图5所示，如果上述所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路包括：第五MIM电容及第三直接螺旋电感；图5中的第五MIM电容13是由顶层金属和底层金属与中间层氮化硅绝缘层构成用以等效图4中的电容Cp2；图5中的第三直接螺旋电感8是由三层金属层构成用以等效图4中的电感Lp2；图5中的介质板15用于承载所述吸收式带阻滤波器电路的基底层；其中，
所述第五MIM电容与所述第三直接螺旋电感串联，所述第五MIM电容的一端连接于节点，所述第五MIM电容的另一端连接所述第三直接螺旋电感的一端，所述第三直接螺旋电感的另一端连接于所述输出端口。
在本发明实施例中，在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，可以称此宽频带吸收支路为第一条支路；并且在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，可以称此宽频带反射支路为第二条支路。这样通过第一条支路和第二条支路，拓展宽频带吸收式带阻滤波器芯片带阻的频率范围，也提升频率选择性的作用，产生三个传输零点，相较于现有技术，只能产生一个传输零点，本发明实施例产生的传输零点更多，并且第一条支路中的电阻起到吸收输入端口的信号的作用。
参见图3、图4和图5所示，为了能够实现起到宽频带带阻的作用，上述基础带阻主路可以但不限于包括：第一交叉螺旋电感、第一MIM电容、第三MIM电容、第一直接螺旋电感、第二交叉螺旋电感及第二MIM电容；图5中第一交叉耦合螺旋电感4是由三层金属层构成用以等效图3和图4中的电感L1；图5中的第一MIM电容9是由顶层金属和底层金属与中间层氮化硅绝缘层构成用以等效图3和图4中的电容C1；图5中的第三MIM电容11是由顶层金属和底层金属与中间层氮化硅绝缘层构成用以等效图3和图4中的电容C2；图5中的第一直接螺旋电感6是由三层金属层构成用以等效图3和图4中的电感L2；图5中的第二交叉耦合螺旋电感5是由三层金属层构成用以图3和图4中的电感L3；图5中的第二MIM电容10是由顶层金属和底层金属与中间层氮化硅绝缘层构成用以等效图3和图4中的电容C3；其中，
所述第一交叉螺旋电感与所述第一金属绝缘体金属MIM电容并联，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端连接处连接于所述输入端口，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端的另一连接处连接于节点上；此处的节点可以为基础带阻主路与宽频带吸收支路的连接处，此处的节点可以为基础带阻主路、宽频带反射支路与宽频带吸收支路的连接处。此节点是根据实际情况确定的。
所述第三MIM电容与所述第一直接螺旋电感串联，所述第三MIM电容的一端连接于所述节点上，所述第三MIM电容的另一端与所述第一直接螺旋电感的一端连接，所述第一直接螺旋电感的另一端连接接地金属；
所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容并联，所述第二交叉螺旋电感与所述第二MIM电容的一端连接处连接于所述节点上，所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容的另一端连接处连接于所述输出端口。
上述基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的带阻的频率范围可以但不限于为3.17GHz至8.20GHz的频率范围。
上述输入端口与上述输出端口的尺寸相同，所述输入端口与所述输出端口分别夹设于两侧的接地金属之间，并与两侧的接地金属形成接地信号接地的端口，且所述输入端口和所述输出端口分别与两侧的接地金属之间具有间距。此间距可以是根据用户需要进行设置的，比如此间距可以但不限于为：100μm。该GSG端口用于与探针相连，利用探针台能完成在片测试，提高测试的准确性。
下面通过具体应用的实施例对本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的技术方案作进一步详细说明。
在本发明的具体实施例中，上述图3和上述图4所示电路原理图中各个元件的参数设定如下：L1＝1.36nH，C1＝0.74pF，L2＝1.13nH，C2＝0.90pF，L3＝1.36nH，C3＝0.74pF，Lp1＝1.56nH，Cp1＝0.65pF，Lp2＝2.37nH，Cp2＝0.43pF，R＝50Ω。
在本发明的该具体实施例中，参见图5，图5为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的三维结构示意图。其中图5中输入端口1与输出端口2的长和宽相等，均为100μm，与接地金属3之间的间距为100μm，所有螺旋电感的宽度均为15μm，第一交叉耦合螺旋电感4和第二交叉耦合螺旋电感5的内径均为125μm，第一直接螺旋电感6的内径为170μm，第二直接螺旋电感7的内径为80μm，第三直接螺旋电感8的内径为150μm，第一MIM电容9和第二MIM电容10的长和宽均分别是43μm和56μm，第三MIM电容11的长和宽分别是56μm和56μm，第四MIM电容12的长和宽分别是56μm和43μm，第五MIM电容13的长和宽分别是39μm和51μm，薄膜电阻14有效面积长和宽分别为10μm和17μm。
上述基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片在实际应用中，内部电路尺寸可以但不限于为0.82×1.06mm2。只要是能够解决技术问题的尺寸，均属于本发明实施例的保护范围，在此不再一一举例。本发明实施例提供的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，具有尺寸超小型化，宽频带吸收阻带抑制高的特性。
在图5的基础上，参见图6，图6为本发明实施例的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的输入端口回波损耗|S11|、输出端口回波损耗|S22|和阻带抑制|S21|的测试S参数曲线示意图。
如图6所示，基于薄膜集成无源元件TFIPD技术宽频带输入吸收式带阻滤波器芯片，输入端口回波损耗|S11|在整个0-16GHz频带内优于14.3dB，输出端口回波损耗|S22|在0-2.75GHz和9.5-16GHz频带范围内优于18dB，10-dB阻带抑制|S21|的相对带宽为100.6％，频率范围是3.17-8.20GHz。
本发明的基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，电路结构简单实用，实现了宽频带阻带吸收抑制功能，并且具备良好的回波损耗性能，采用薄膜集成无源元件IPD技术，实现了超小型化超薄的吸收式带阻滤波器芯片。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，包括：
吸收式带阻滤波器电路，以及用于承载所述吸收式带阻滤波器电路的基底层，其中，
所述基底层为单层的介质板；
所述吸收式带阻滤波器电路是采用薄膜集成无源器件IPD技术在所述介质板上生成的；所述吸收式带阻滤波器电路包括：输入端口，输出端口、连接于所述输入端口与输出端口之间的基础带阻主路、以及连接于所述基础带阻主路上的宽频带吸收支路；
所述输入端口，用于接收输入的信号；
所述基础带阻主路，用于对所述信号在带阻的频率范围内进行阻断；
所述宽频带吸收支路，用于吸收所述信号并且拓展所述信号的带阻的频率范围；
所述输出端口，用于输出经所述宽频带吸收支路及所述基础带阻主路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。
2.如权利要求1所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带吸收支路为两个以上宽频带吸收支路的情况下，所述两个以上宽频带吸收支路中的一个宽频带吸收支路连接于所述输入端口与所述基础带阻主路之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的另一个宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路与所述输出端口之间，所述两个以上宽频带吸收支路中的其余宽频带吸收支路连接于所述基础带阻主路上。
3.如权利要求1所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，在所述宽频带吸收支路为一个宽频带吸收支路的情况下，所述宽频带吸收支路包括：用于吸收所述信号的薄膜电阻，第二直接螺旋电感及第四金属绝缘体金属MIM电容；其中，
所述薄膜电阻，所述第二直接螺旋电感与所述第四MIM电容串联，所述薄膜电阻的一端连接于所述输入端口，所述薄膜电阻的另一端连接于所述第二直接螺旋电感的一端，所述第二直接螺旋电感的另一端连接于所述第四MIM电容的一端，所述第四MIM电容的另一端连接于节点。
4.如权利要求3所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，所述薄膜电阻是由镍铬合金构成的。
5.如权利要求1所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，所述吸收式带阻滤波器电路还包括：连接于所述基础带阻主路上的宽频带反射支路，用于拓展所述信号的带阻的频率范围，并且位于所述宽频带吸收支路靠近所述输出端口的位置；
所述输出端口，还用于输出经所述宽频带吸收支路，所述基础带阻主路及所述宽频带反射支路处理所述信号以后，除所述带阻的频率范围以外的信号。
6.如权利要求1所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
在所述宽频带反射支路为两个以上宽频带反射支路的情况下，所述两个以上宽频带反射支路中的一个宽频带反射支路连接于所述输出端口与所述基础带阻主路之间；
所述两个以上宽频带反射支路中的其余宽频带反射支路连接于所述基础带阻主路上。
7.如权利要求6所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，在所述宽频带反射支路为一个宽频带反射支路的情况下，所述宽频带反射支路包括：第五MIM电容及第三直接螺旋电感；其中，
所述第五MIM电容与所述第三直接螺旋电感串联，所述第五MIM电容的一端连接于节点，所述第五MIM电容的另一端连接所述第三直接螺旋电感的一端，所述第三直接螺旋电感的另一端连接于所述输出端口。
8.如权利要求1至7任一项所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，所述基础带阻主路包括：第一交叉螺旋电感、第一MIM电容、第三MIM电容、第一直接螺旋电感、第二交叉螺旋电感及第二MIM电容；其中，
所述第一交叉螺旋电感与所述第一金属绝缘体金属MIM电容并联，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端连接处连接于所述输入端口，所述第一交叉螺旋电感与所述第一MIM电容的一端的另一连接处连接于节点上；
所述第三MIM电容与所述第一直接螺旋电感串联，所述第三MIM电容的一端连接于所述节点上，所述第三MIM电容的另一端与所述第一直接螺旋电感的一端连接，所述第一直接螺旋电感的另一端连接接地金属；
所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容并联，所述第二交叉螺旋电感与所述第二MIM电容的一端连接处连接于所述节点上，所述第二交叉螺旋电感和所述第二MIM电容的另一端连接处连接于所述输出端口。
9.如权利要求1至7任一项所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，所述基于薄膜IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片的带阻的频率范围为3.17GHz至8.20GHz的频率范围。
10.如权利要求1至7任一项所述的基于薄膜集成无源器件IPD技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片，其特征在于，所述输入端口与所述输出端口的尺寸相同，所述输入端口与所述输出端口分别夹设于两侧的接地金属之间，并与两侧的接地金属形成接地信号接地的端口，且所述输入端口和所述输出端口分别与两侧的接地金属之间具有间距。
CN202010235921.1A 2020-03-30 2020-03-30 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片 Active CN111525903B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010235921.1A CN111525903B (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010235921.1A CN111525903B (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111525903A true CN111525903A (zh) 2020-08-11
CN111525903B CN111525903B (zh) 2022-02-08

Family

ID=71901532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010235921.1A Active CN111525903B (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111525903B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115276586A (zh) * 2022-09-29 2022-11-01 南京融芯微电子有限公司 具有静电保护能力的切比雪夫响应带阻滤波器及封装结构

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187457A (en) * 1991-09-12 1993-02-16 Eni Div. Of Astec America, Inc. Harmonic and subharmonic filter
JP2002280858A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Hitachi Kokusai Electric Inc フィルタ回路
US20100100164A1 (en) * 2006-11-09 2010-04-22 Greatbatch Ltd. Capacitor and inductor elements physically disposed in series whose lumped parameters are electrically connected in parallel to form a bandstop filter
CN102017404A (zh) * 2007-11-16 2011-04-13 雷斯潘公司 基于超材料结构的滤波器设计方法和滤波器
CN102365784A (zh) * 2009-02-09 2012-02-29 联合大学公司 无反射滤波器
CN203326964U (zh) * 2013-04-19 2013-12-04 深圳市致烨科技有限公司 载波信号衰减电路
US9859599B2 (en) * 2015-03-17 2018-01-02 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Bandstop filters with minimum through-line length
CN206865424U (zh) * 2017-06-12 2018-01-09 云南雷迅科技有限公司 一种ipd无反射低通滤波器
CN208316690U (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 邢孟江 一种吸收式低通滤波器
CN109962324A (zh) * 2019-03-29 2019-07-02 哈尔滨工业大学 基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器
CN209151111U (zh) * 2018-12-14 2019-07-23 邢孟江 一种吸收式带通滤波器
CN209497433U (zh) * 2019-03-14 2019-10-15 武汉博畅通信设备有限责任公司 一种吸收型低通滤波器
CN210093186U (zh) * 2019-06-13 2020-02-18 同方电子科技有限公司 一种对偶互补式双工滤波器

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187457A (en) * 1991-09-12 1993-02-16 Eni Div. Of Astec America, Inc. Harmonic and subharmonic filter
JP2002280858A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Hitachi Kokusai Electric Inc フィルタ回路
US20100100164A1 (en) * 2006-11-09 2010-04-22 Greatbatch Ltd. Capacitor and inductor elements physically disposed in series whose lumped parameters are electrically connected in parallel to form a bandstop filter
CN102017404A (zh) * 2007-11-16 2011-04-13 雷斯潘公司 基于超材料结构的滤波器设计方法和滤波器
CN102365784A (zh) * 2009-02-09 2012-02-29 联合大学公司 无反射滤波器
CN203326964U (zh) * 2013-04-19 2013-12-04 深圳市致烨科技有限公司 载波信号衰减电路
US9859599B2 (en) * 2015-03-17 2018-01-02 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Bandstop filters with minimum through-line length
CN206865424U (zh) * 2017-06-12 2018-01-09 云南雷迅科技有限公司 一种ipd无反射低通滤波器
CN208316690U (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 邢孟江 一种吸收式低通滤波器
CN209151111U (zh) * 2018-12-14 2019-07-23 邢孟江 一种吸收式带通滤波器
CN209497433U (zh) * 2019-03-14 2019-10-15 武汉博畅通信设备有限责任公司 一种吸收型低通滤波器
CN109962324A (zh) * 2019-03-29 2019-07-02 哈尔滨工业大学 基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器
CN210093186U (zh) * 2019-06-13 2020-02-18 同方电子科技有限公司 一种对偶互补式双工滤波器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. CHANG AND Y. LIN: "《Miniature Multi-Band Absorptive Bandstop Filter Designs Using Bridged-T Coils》", 《IN IEEE ACCESS》 *
J. S. CHIEH AND J. ROWLAND: "《Quasi-Lumped Element Bridged-T Absorptive Bandstop Filter》", 《IN IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》 *
Y. YU ET AL.: "《3D Band-Absorptive Frequency Selective Rasorber: Concept and Analysis》", 《 IN IEEE ACCESS》 *
张程,耿军平,金荣洪,梁仙灵: "《高选择性吸收式可调带阻滤波器的研究》", 《中国电子科学研究院学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115276586A (zh) * 2022-09-29 2022-11-01 南京融芯微电子有限公司 具有静电保护能力的切比雪夫响应带阻滤波器及封装结构
CN115276586B (zh) * 2022-09-29 2022-12-30 南京融芯微电子有限公司 具有静电保护能力的切比雪夫响应带阻滤波器及封装结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN111525903B (zh) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Dual-band and wide-stopband single-band balanced bandpass filters with high selectivity and common-mode suppression
Zhu et al. Miniaturized resonator and bandpass filter for silicon-based monolithic microwave and millimeter-wave integrated circuits
Hong et al. Microstrip filters for RF/microwave applications
Lee et al. First-order reflectionless lumped-element lowpass filter (LPF) and bandpass filter (BPF) design
Sekar et al. A novel compact dual-band half-mode substrate integrated waveguide bandpass filter
CN112002979B (zh) 一种滤波功率分配器及通信系统
Vanukuru Millimeter-wave bandpass filter using high-Q conical inductors and MOM capacitors
CN111525903B (zh) 一种基于薄膜ipd技术的宽频带吸收式带阻滤波器芯片
CN112953431A (zh) 一种适用于微波与毫米波的ipd滤波器芯片
CN111525906B (zh) 基于薄膜ipd技术的n77与n79带通滤波器芯片
CN209151111U (zh) 一种吸收式带通滤波器
Jana et al. An improved design of a bias tee using a modified radial stub
CN111403378B (zh) 一种薄膜集成无源元件ipd宽带射频巴伦芯片
Wu et al. O n‐chip miniaturized bandpass filter using gallium arsenide‐based integrated passive device technology
WO2021042743A1 (zh) 一种微型多层陶瓷带通滤波器
Farah et al. A DESIGN OF COMPACT MICROWAVE DIPLEXER IN MICROSTRIP TECHNOLOGY BASED ON BAND-STOP FILTERS USING STEPPED IMPEDANCE RESONATOR
CN114512779B (zh) 一种高选择性宽带ltcc滤波功分器集成芯片
Hammed et al. High-order UWB bandpass filter using cascaded E-shape microstrip structure
Manchec et al. Ku-band microstrip diplexer based on dual behavior resonator filter
Huang et al. Compact bandpass filter using novel transformer‐based coupled resonators on integrated passive device glass substrate
CN112583373A (zh) 一种具有频率相关复数源和负载的带通滤波器芯片
Wenzel Wideband high-selectivity diplexers utilizing digital elliptic filters
Wang et al. Microstrip bandpass filters with ultra-broad rejection band using stepped impedance resonator and high-impedance transformer
Cheon et al. Compact dual-band LTCC UWB bandpass filter using independent transmission zeros technology
CN114928344B (zh) 基于ipd的带通功分器模块

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant