【摘 要】
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通信系统的持续发展,推动了通信领域的技术革新,滤波器作为通讯系统中的选择器,也随之有了更高的需求。传统的滤波器将阻带信号反射回源,在实际的通信应用,特别是在5G通信中,会导致混频器的互调干扰变大、高增益放大器产生增益波动等问题。而无反射滤波器可以吸收阻带信号,以满足5G应用对干扰抑制的要求。近年来国内外学者提出了各种不同结构的无反射滤波器,但都存在尺寸相对较大的问题。集成电路日新月异,尺寸小、性能
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通信系统的持续发展,推动了通信领域的技术革新,滤波器作为通讯系统中的选择器,也随之有了更高的需求。传统的滤波器将阻带信号反射回源,在实际的通信应用,特别是在5G通信中,会导致混频器的互调干扰变大、高增益放大器产生增益波动等问题。而无反射滤波器可以吸收阻带信号,以满足5G应用对干扰抑制的要求。近年来国内外学者提出了各种不同结构的无反射滤波器,但都存在尺寸相对较大的问题。集成电路日新月异,尺寸小、性能高已是大势所趋。因此,本文将无反射滤器与TSV（Through-Silicon Via）技术相结合,实现具有良好性能的同时,达到微型化、易集成的目的。本文共提出了 5种基于TSV的无反射低通滤波器滤波器结构。其中2种为对称结构,3种为互补双工结构。对于对称结构的无反射滤波器,根据奇偶模分析法对基本低通滤波器电路进行改造,使其奇模部分与偶模部分完全对称,通过阻抗分析推导出反射系数表达式,并使其满足无反射滤波器条件。对电路原理图进行搭建后,在HFSS（High Frequency Structure Simulator）软件中进行三维结构实现。最后分析误差与部分耦合效应,验证基于TSV技术的对称结构无反射滤波器合理性。本文的2个对称结构分别为0.23 × 0.183 × 0.139mm3与0.476×0.422×0.194mm3,实现了微型化,S11在整个仿真频段内峰值分别为-14.8dB与-19.6dB,保持了良好的无反射性能。后者在前者的基础上对电路进行了调整,使边带选择性得到了优化、过渡带变得更加陡峭,由于元器件数量的增加导致产生了较大尺寸,但仍处于微米级。对于互补双工结构的无反射滤波器,基础电路共两条输出支路,一条低通一条高通,整个信号被低通、高通两个枝节分别输出,并且满足无反射要求。第一个结构低通部分与高通部分完全对称;第二个结构低通采用逆切比雪夫响应电路,高通采用逆切比雪夫响应互补电路;第三个结构将采用环路形式,共两个低通枝节两个高通枝节,每个分支都是完全对称的。搭建好的三维结构最终的尺寸分别为0.3×0.238X0.188mm3、0.23 ×0.196×0.139mm3、0.280× 0.230×0.239mm3实现了器件的微型化。在整个仿真频段内的S11分别为-17.9dB、-13.8dB、-13.75dB,具有较好无反射的性能。
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