CN209151111U - 一种吸收式带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种吸收式带通滤波器，属于滤波器技术领域。本实用新型包括输入端IN和输出端OUT，还包括由两组串联LC谐振单元组成的通带通路和由三组并联LC谐振单元组成的阻带通路，第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元串联，第一并联LC谐振单元串联有第一衰减电阻R1后与第一串联LC谐振单元并联，第二并联LC谐振单元串联有第二衰减电阻R2后与第二串联LC谐振单元并联，第三并联LC谐振单元连接于第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元之间，第三并联LC谐振单元连接接地端GND，本实用新型利用少量元件实现了对阻带反射信号很好的吸收和通带外信号很好的抑制效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸收式带通滤波器，属于滤波器技术领域。
背景技术
传统的滤波器中的阻带“衰减”信号会被反射到信号源，然而这些反射信号可能会对整个RF系统产生不利的影响。例如，混频器对其任何端口上的带外终端都极为敏感，然而滤波器又是混频器的前端和后端经常出现的器件。滤波器衰减的互调产物被反射回混频器可能产生不需要的谐波，这些谐波会造成系统不稳定。
鉴于传统的滤波器的缺陷，一些吸收式的滤波器应运而生。例如，人们会利用低通原型滤波器和与其互补的高通滤波器并联构成互补双工器来吸收阻带信号，但这样会使空间需求很大，而且造成阻抗的不匹配。在两个微带3dB定向耦合器之间添加两个传统的微带梳状线带通滤波器虽然也可以吸收阻带信号，但是电桥的宽度限制了滤波器的带宽。人们也提出了在输入输出端接两个等相功率分配器，然后在两个功率分配器之间的上通路和下通路分别连接串联形式的+45度高通移相器、传统带通滤波器、-45度低通移相器，这样实现在输入端输入信号和反射信号相位抵消的功能，虽然达到吸收反射信号的效果，但是需要用大量的电路元件，这样对于现在小型化的需求来说，集总电路的布局和元件相互影响上对其造成了阻碍。还有人提出用耗散串联谐振单元与耗散并联谐振单元进行串联实现阻带信号的吸收，然而吸收并不理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有滤波器存在的上述缺陷，提出了一种吸收式带通滤波器，利用少量元件实现了对阻带反射信号很好的吸收和通带外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：
一种吸收式带通滤波器，包括输入端IN和输出端OUT，还包括由两组串联LC谐振单元组成的通带通路和由三组并联LC谐振单元组成的阻带通路，所述第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元串联，第一并联LC谐振单元串联有第一衰减电阻R1后与第一串联LC谐振单元并联，第二并联LC谐振单元串联有第二衰减电阻R2后与第二串联LC谐振单元并联，第三并联LC谐振单元连接于第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元之间，所述第三并联LC谐振单元连接接地端GND。
进一步地，还包括第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元，所述第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元串联连接后与R1和R2并联连接。
进一步地，所述的LC谐振单元的电感采用平面螺旋电感。
进一步地，所述的LC谐振单元的电容采用MIM电容。
进一步地，所述电阻R1、电阻R2均由Ni和Cr组成。
进一步地，所述谐振单元和电阻由IPD工艺集成，从上到下依次包括述第二硅介质层、电路结构层、硅氧化层、第一硅介质层和金属导体层。
进一步地，所述的输入端IN、输出端OUT、接地端GND和谐振单元的电感集成在电路结构层，所述谐振单元的电容集成在第二硅介质层，所述的衰减电阻连通在第二硅介质层和电路结构层之间。
本实用新型的有益效果是：
衰减电阻的设置，使得流经第三并联谐振单元的反射信号能够被第一衰减电阻R1和第二衰减电阻R2很好的吸收，使反射信号不能反射到信号源；第三串联谐振单元和第四并联谐振单元的设置进一步增强了通带和阻带之间的过渡带处以及通带带外的吸收性能；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带通滤波器的电路图；
图2为本实用新型吸收式带通滤波器的模型平面结构示意图；
图3为本实用新型吸收式带通滤波器的模型立体结构示意图；
图4为本实用新型吸收式带通滤波器的模型仿真结果。
图中：1、金属导体层；2、第一硅介质层；3、硅氧化层；4、电路结构层；5、电阻；6、第二硅介质层。
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，本实用新型所述的吸收式带通滤波器，包括输入端和输出端，其特征在于，包括由两组串联LC谐振单元组成的通带通路和由三组并联LC谐振单元组成的阻带通路，所述第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元串联，第一并联LC谐振单元串联有电阻R1后与第一串联LC谐振单元并联，第二并联LC谐振单元串联有电阻R2后与第二串联LC谐振单元并联，第三并联LC谐振单元连接于第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元之间，所述第三并联LC谐振单元连接接地端，还包括第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元，所述第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元串联连接后与R1和R2并联连接。
如图2所示，基于本实用新型的吸收式带通滤波器电路图在HFSS仿真软件中利用IPD（集成无源器件）工艺进行建模仿真；如图2中，一个电路结构层在统一平面上，由上到下依次为：输入端IN，第一串联谐振单元（电感L1、电容C1），第二串联谐振单元（电感L2、电容C2），输出端OUT；第一并联谐振单元（电感L3、电容C3），第一电阻R1，第二电阻R2，第二并联谐振单元（电感L4、电容C4）；第三并联谐振单元（电感L5、C5）；接地端GND；第三串联谐振单元（电感L6、电容C6），第四串联谐振单元（电感L7、电容C7）。模型具体连接方式：所述电路结构层的输入端IN连接第一串联谐振单元（电感L1、电容C1）输入端，第一串联谐振单元（电感L1、电容C1）输入端与输入端IN之间连接第一并联谐振单元（电感L3、电容C3）输入端，第一并联谐振单元（电感L3、电容C3）输出端连接第一电阻R1输入端，第一电阻R1输入端与第一并联谐振单元（电感L3、电容C3）输出端之间连接第三串联谐振单元（电感L6、电容C6）输入端；输出端OUT连接第二串联谐振单元（电感L2、电容C2）输出端，第二串联谐振单元（电感L2、电容C2）输出端与输出端OUT之间连接第二并联谐振单元（电感L4、电容C4）输出端，第二并联谐振单元（电感L4、电容C4）的输入端连接第二电阻R2输出端，第二电阻R2输出端与第二并联谐振单元（电感L4、电容C4）输入端之间连接第四串联谐振单元（电感L7、电容C7）输出端；第一串联谐振单元（电感L1、电容C1）输出端和第二串联谐振单元（电感L2、电容C2）输入端相连，第三串联谐振单元（电感L6、C6）输出端和第四串联谐振单元（电感L7、电容C7）输入端，第一电阻R1输出端和第二电阻R2输入端相连；特别地，电容C1的下金属层与电容C2的下金属层相连，电容C6的下金属层与电容C7的下金属层相连；电感L1的输出端连接电容C1的下金属层，电感L2的输入端连接电容C2的下金属层，电感L6输出端连接电容C6的下金属层，电感L7的输入端连接电容C7的下金属层，电感L1、电感L6的输出和电感L2、电感L7的输入均采用在电感中的下表面挖凹槽的形式引出输出连接导线和输入连接导线；电感L3的输入端连接电容C3的上金属层，电阻R1的输入端和电感L3的输出端连接电容C3的下金属层，电感L4的输出端连接电容C4的上金属层，电阻R2的输出端和电感L4的输入端连接电容C4的下金属层；电阻R1的输出端和电阻R2的输入端之间连接电容C5的上金属层，电容C5的下金属层分别连接电感L5的输入端和接地端GND，电感L5的输出端连接接地端GND。
谐振单元的电感均采用平面螺旋电感，利用硅平面刻蚀技术实现，电容均采用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，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1mm×1mm，满足当今小型化，高性能的需求。
如图3所示，吸收式滤波器包括金属导体层1、设在所述金属导体层1上方的第一硅介质层2、设在所述第一硅介质层2上方的硅氧化层3、设在所述硅氧化层3上方的电路结构层4、设在所述电路结构层4上方的第二硅介质层6及与电路结构层4连通的电阻5，其中所述电路结构层4包括彼此互相导通的输入端IN、输出端OUT、接地端GND，所述电路结构层4上连接有电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6及电感L7，所述第二硅介质层6包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6及电容C7，所述电阻包括电阻R1、电阻R2。
如图4所示，从模型仿真曲线可以看出，由IPD工艺设计的该吸收式带通滤波器插损小，带外对反射信号的吸收好，在10GHz以前能吸收到15dB以下，验证了该吸收式带通滤波器拓扑结构的可加工性，适合批量生产。
本实用新型的吸收式带通滤波器可用于微波频段的射频前端，经过建模仿真，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。
当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，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，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种吸收式带通滤波器，包括输入端IN和输出端OUT，其特征在于，还包括由两组串联LC谐振单元组成的通带通路和由三组并联LC谐振单元组成的阻带通路，所述第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元串联，第一并联LC谐振单元串联有第一衰减电阻R1后与第一串联LC谐振单元并联，第二并联LC谐振单元串联有第二衰减电阻R2后与第二串联LC谐振单元并联，第三并联LC谐振单元连接于第一串联LC谐振单元与第二串联LC谐振单元之间，所述第三并联LC谐振单元连接接地端GND。
2.根据权利要求1所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：还包括第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元，所述第三串联LC谐振单元和第四串联LC谐振单元串联连接后与R1和R2并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：所述的LC谐振单元的电感采用平面螺旋电感。
4.根据权利要求1或2所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：所述的LC谐振单元的电容采用MIM电容，利用硅平面刻蚀技术实现。
5.根据权利要求1所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：所述电阻R1、电阻R2均由Ni和Cr组成，通过磁控溅射共沉积方法获得精准电阻。
6.根据权利要求1或2所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：所述谐振单元和电阻由IPD工艺集成，从上到下依次包括述第二硅介质层（6）、电路结构层（4）、硅氧化层（3）、第一硅介质层（2）和金属导体层（1）。
7.根据权利要求1或2所述的吸收式带通滤波器，其特征在于：所述的输入端IN、输出端OUT、接地端GND和谐振单元的电感集成在电路结构层（4），所述谐振单元的电容集成在第二硅介质层（6），所述的衰减电阻连通在第二硅介质层（6）和电路结构层（4）之间。
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| CN113922032A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-11 | 南京国博电子股份有限公司 | 一种三阶滤波响应的滤波功率分配器 |
| CN114122652A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-01 | 杭州泛利科技有限公司 | 一种基于ipd技术的小型化高性能零点可控带通滤波器 |
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2018
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Effective date of registration: 20191226 Address after: No.3, 23 / F, building 1, Baida international school, Shangyuan Road, high tech Zone, Kunming, Yunnan 650106 Patentee after: Yunnan Lei Xun Technology Co., Ltd. Address before: 315000 station 001, 2f, building 2, No. 177, Xiufeng Road, Gaoqiao Town, Haishu District, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee before: Ningbo haixiufeng Technology Co., Ltd |