CN208316690U - 一种吸收式低通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种吸收式低通滤波器，属于滤波器技术领域。本实用新型包括金属屏蔽层、设在金属屏蔽层上方的介质层Ⅰ、设在介质层Ⅰ上方的氧化层和设在氧化层上方的保护层，保护层内部设有电路结构层，所述电路结构层设有输入端口和输出端口，还包括并联连接于输入端口和输出端口的低通通路单元和高通吸收单元，低通通路单元连接有带外抑制吸收单元作为支路，带外抑制吸收单元的设置，不仅能起到增强带外抑制作用，还能减轻高通吸收单元的吸收工作量；高通吸收单元中第三电感和第四电感的设置可以调节过渡带处吸收效果和产生带外零点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸收式低通滤波器，属于滤波器技术领域。
背景技术
滤波器广泛用于电子和微波电路。传统滤波器通常基于将反射波段频率反射到信号源。但是，在混频器和高增益放大器等应用中，阻带信号的反射对其某些部分有害，并对其性能产生不利影响。因此，在某些电路中，最好是吸收带外频率，而不是反射它们。在此基础上，吸收式滤波器可能是有用的和必要的。
为了改善传统低通滤波器的不足，人们开始对吸收式低通滤波器感兴趣，提出了几种实现方法。
第一、通过把低通和高通并联，形成互补吸收低通滤波器，虽然能达到良好的吸收的效果，但是由于阻抗不匹配，造成过渡带处的吸收性能较差，又因其使用了九阶的高低通，造成为了达到目的而使用很多的元件，不满足小型化和低成本。
第二、提出了利用互偶性来构造吸收式低通，但由于所用电感值必须是全部相同的，电容值也是全部相同的，造成了电路设计自由度的限制，带来的结果是带外抑制度低于15dB，阻带抑制差。
第三、一个由两个互补电路构成的双重电路被引入作为具有逆切比雪夫响应的吸收式低通滤波器，在阻带中具有任意衰减。然而三阶时的带外抑制也只能达到-20dB。
第四、提出了分别在第二和第三种方法基础上利用级联的方法达到带外很好的抑制，然而容易造成两阶之间的阻抗不匹配，另外级联也造成了元件利用数目增加，插入损耗增大，滤波器整体尺寸也变大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有吸收式低通滤波器存在的上述缺陷，提出了一种吸收式低通滤波器，利用少量元件实现了对通带外反射信号很好的衰减吸收和阻带信号很好的抑制效果。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
一种吸收式低通滤波器，包括金属屏蔽层、设在所述金属屏蔽层上方的介质层Ⅰ、设在所述介质层Ⅰ上方的氧化层和设在所述氧化层上方的保护层，所述保护层内部设有电路结构层，所述电路结构层设有输入端口和输出端口，还包括并联连接于输入端口和输出端口的低通通路单元和高通吸收单元，所述低通通路单元连接有带外抑制吸收单元作为支路。
进一步地，所述的低通通路单元由第一电感和第二电感串联而成。
进一步地，所述的带外抑制吸收单元由第一电容和第一电阻串联后连接接地端组成。
进一步地，所述的高通吸收单元包括串联在输入端口和输出端口之间的第二电容、第二电阻、第三电阻和第三电容，所述第二电阻和第三电阻之间连接有第四电容，所述第四电容连接接地端。
进一步地，所述第二电容和第二电阻间连接第三电感，所述第三电容和第三电阻间连接有第四电感，所述第三电感和第四电感均连接接地端，第三电感和第四电感的作用是调节过渡带处吸收效果和产生带外零点。
进一步地，所述的输入端口和输出端口为GSG端口，其中G端口为探针地端口。
进一步地，所述接地端和探针地端均采用嵌入介质层中的金属通孔连接金属屏蔽层。
进一步地，所述的电路结构层从下到上依次为第一金属层、介质层Ⅱ、第二金属层和第三金属层，所述第一金属层、介质层Ⅱ和第二金属层形成MIM电容，电感分布在第三金属层。
进一步地，所述保护层为介电常数小于2的low-k材料。
进一步地，所述电阻均由Ni和Cr组成。
本实用新型的有益效果是：
有耗元件的设置，能够衰减高通吸收单元中反射信号的能量，使反射信号无法回到信号源，解决了带外反射信号造成谐波干扰问题，提升了RF系统的性能；有耗元件组合的设置，可以减小单个有耗元件承受的功率和误差，带外抑制吸收单元的设置，不仅能起到增强带外抑制作用，还能减轻高通吸收单元的吸收工作量；高通吸收单元中第三电感和第四电感的设置可以调节过渡带处吸收效果和产生带外零点。
GSG探针端口的设置，可以方便测试个位数微米级别的器件；利用IPD工艺设计的模型，具有尺寸小，结构紧凑，功耗低，重量轻，性能好等优点，满足小型化、高集成度的需求。
附图说明
图1为本实用新型吸收式低通滤波器电路结构层的结构框图；
图2为本实用新型吸收式低通滤波器的等效电路图；
图3为本实用新型吸收式低通滤波器的模型平面结构示意图；
图4为本实用新型吸收式低通滤波器的模型立体结构示意图；
图5为本实用新型吸收式低通滤波器模型的S参数曲线图；
图中：1、介质层Ⅰ；2、金属屏蔽层；3、氧化层；4、电路结构层；5、保护层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型通过对其低通通路单元、高通吸收单元和带外抑制吸收单元支路的组合方式，构建出具有高带外抑制度和高带外吸收度的吸收式低通滤波器。
如图2所示，采用集中形式的吸收式低通滤波器电路图，低通通路单元由第一电感和第二电感串联而成，带外抑制吸收单元由第一电容和第一电阻串联后连接接地端组成，高通吸收单元包括串联在输入端口和输出端口之间的第二电容、第二电阻、第三电阻和第三电容，所述第二电阻和第三电阻之间连接有第四电容，所述第四电容连接接地端，第二电容和第二电阻间连接第三电感，所述第三电容和第三电阻间连接有第四电感，第三电感和第四电感均连接接地端。
如图3所示，基于本实用新型吸收式低通滤波器电路结构在HFSS仿真软件中利用IPD(集成无源器件)工艺进行建模仿真；包括输入端口P1(S)、输出端口P2(S)、接地端口GND1、接地端口GND2、接地端口GND3、接地端口GND4、探针地端口G1、探针地端口G2、探针地端口 G3、探针地端口G4，所述电路结构层4上连接有第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。电感均利用平面螺旋电感，利用平面刻蚀技术实现，电容均利用MIM(金属-介质-金属)电容，通过在上下金属板之间填充高介电材料提高电容量，模型电阻均是由82％Ni 和18％Cr组成，通过磁控溅射共沉积方法获得精准电阻；该模型结构紧凑，尺寸仅有2×2mm2，满足当今小型化、高性能的需求，
如图4所示，本实用新型模型的封装结构为2mm×2mm，基于该工艺的吸收式低通滤波器包括金属屏蔽层2、设在所述金属屏蔽层2上方的介质层Ⅰ1、设在介质层Ⅰ1上方的氧化层3、设在所述氧化层3上方的保护层5、设在所述保护层6内部的电路结构层4。
如图5所示，本实施例滤波器的模型的S参数特性曲线图，该吸收式低通滤波器带外反射对反射信号的吸收在10GHz以前一直为15dB以上的吸收度，很好的吸收效果，带外抑制在远端 10GHz处保持着25dB以上的抑制度，因此对于级联的吸收式滤波器而言，该滤波器也同样有有很好的带外抑制度。
本实用新型的吸收式低通滤波器可用于微波频段的射频前端，能够对带外反射信号做到很好的吸收，很好的解决了传统滤波器的带外反射到信号源的问题，带外抑制也很好。并且本实用新型用IPD工艺进行建模，性能好，尺寸小而紧凑，满足了在电子领域、通信领域的微型化的要求。
需要注意的是，上述具体实施案例仅仅是本实用新型的最佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本领域技术人员可以在上述实施案例的基础上进行均等变化和改进等，均应归属于本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种吸收式低通滤波器，其特征在于，包括金属屏蔽层、设在所述金属屏蔽层上方的介质层Ⅰ、设在所述介质层Ⅰ上方的氧化层和设在所述氧化层上方的保护层，所述保护层内部设有电路结构层，所述电路结构层设有输入端口和输出端口，还包括并联连接于输入端口和输出端口的低通通路单元和高通吸收单元，所述低通通路单元连接有带外抑制吸收单元作为支路。
2.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述的低通通路单元由第一电感和第二电感串联而成。
3.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述的带外抑制吸收单元由第一电容和第一电阻串联后连接接地端组成。
4.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述的高通吸收单元包括串联在输入端口和输出端口之间的第二电容、第二电阻、第三电阻和第三电容，所述第二电阻和第三电阻之间连接有第四电容，所述第四电容连接接地端。
5.根据权利要求4所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述第二电容和第二电阻间连接第三电感，所述第三电容和第三电阻间连接有第四电感，所述第三电感和第四电感均连接接地端。
6.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述的输入端口和输出端口为GSG端口，其中G端口为探针地端口。
7.根据权利要求3-6任一项所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述接地端和探针地端均采用嵌入介质层中的金属通孔连接金属屏蔽层。
8.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述的电路结构层从下到上依次为第一金属层、介质层Ⅱ、第二金属层和第三金属层，所述第一金属层、介质层Ⅱ和第二金属层形成MIM电容，电感分布在第三金属层。
9.根据权利要求1所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述保护层为介电常数小于2的low-k材料。
10.根据权利要求3或4所述的吸收式低通滤波器，其特征在于：所述电阻均由Ni和Cr组成。
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