基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器。该滤波器包括：第一传输线加载MPG元件单元，第二传输线加载MPG元件单元和第一～第三电容；其中，滤波器输入端与第一传输线加载MPG元件单元相连，滤波器输出端与第二传输线加载MPG元件单元相连；第一传输线加载MPG元件单元与第二传输线加载MPG元件单元通过第二电容相连；第一传输线加载MPG元件单元由第一L形传输线、第一MPG元件和第一接地环构成，第一L形传输线第一端与滤波器输入端相连，第二端通过第一电容接地，第三端通过第二电容与第二L形传输线相连；第二传输线加载MPG元件单元与第一传输线加载MPG元件结构相同。第一输线加载MPG元件单元与第二输线加载MPG元件单元以第二电容中心对称。该滤波器多层结构不占用消耗预设层金属层最顶层金属层的面积即可产生一个传输零点，使设计更具有灵活性，更加简单。

【技术实现步骤摘要】
基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器
本专利技术涉及滤波器
，具体而言，涉及一种基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器。
技术介绍
毫米波波段一般指频率在30GHz到300GHz这一频段。毫米波系统的发展也是未来通信发展的趋势，由于低频频谱资源日益匮乏，而毫米波频段仍然有很大的开发空间，另外毫米波设计具有体积小、重量轻、抗干扰等等优势，因此它在未来的无线通信领域内具有巨大的发展潜力。这一发展趋势也必然导致毫米波滤波器的快速发展。现有的滤波器技术中，具有以下缺陷：(1)SAW滤波器是在压电材料的表面产生并传输声波、利用叉指换能器对其进行激发和检测的一类滤波器。其优势在于体积小、重量轻、可靠性高、抗辐射能力强，但其器件性能易受温度影响的特点，只能应用于温度变化较小的场景中。(2)FBAR滤波器是利用在两个电极之间添加一层压电薄膜(如氮化铝AlN、氧化锌ZnO等)，利用薄膜的压电效应与逆压电效应将电信号转换成声波形成谐振的一类滤波器。这类滤波器具有体积小、插损低、可集成的优点，但工作频率低、带宽不高、容易受温度影响。(3)SIW滤波器在通过在介质基片上制造两排平行的金属通孔实现波导传播模式的滤波器，通孔形状可以采用圆形通孔、矩形通孔甚至是金属通槽。SIW滤波器的特点是Q值高且容易加工，其频段范围从微波频段覆盖到毫米波频段，但器件体积较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于耦合线结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器。包括：第一传输线加载MPG元件单元、第二传输线加载MPG元件单元、第一电容、第二电容和第三电容；其中，滤波器输入端与第一传输线加载MPG元件单元相连，滤波器输出端与第二传输线加载MPG元件单元相连；第一传输线加载MPG元件单元与第二传输线加载MPG元件单元通过第二电容相连；第一输线加载MPG元件单元与第二输线加载MPG元件单元物理尺寸相同，以第二电容为中心，成中心对称。进一步地，所述的第一传输线加载MPG元件单元包括第一L形传输线、第一MPG元件和第一接地环，第一L形传输线第一端A与滤波器输入端相连，第一L形传输线第二端B通过第一电容接地，第一L形传输线第三端C通过第二电容与第第二L形传输线相连；第二传输线加载MPG元件单元由第二L形传输线、第二MPG元件和第二接地环构成，第二L形传输线第一端D与滤波器输出端相连，第二L形传输线第二端E通过第三电容接地，第二L形传输线第三端F通过第二电容与第一L形传输线相连；所述的第一L形传输线和第二L形传输线通过预设层最顶层金属层TM2实现。进一步地，所述的第一MPG元件包括第一开路枝节和第二开路枝节，分别位于预设层金属层TM1层和金属层M5层；第一开路枝节和第二开路枝节物理尺寸相同，方向相反，且第一开路枝节和第二开路枝节并通过耦合的方式进行能量传输，且第一MPG元件和第一L形传输线通过耦合的方式进行能量传输；第二MPG元件由第三开路枝节和第四开路枝节构成，分别位于预设层金属层TM1层和金属层M5层；第三开路枝节和第四开路枝节物理尺寸相同，方向相反，且第三开路枝节和第四开路枝节并通过耦合的方式进行能量传输，且第二MPG元件和第二L形传输线通过耦合的方式进行能量传输。进一步地，所述第一接地环包括第一凹形接地环、第二凹形接地环和第一L形接地环，其中第一凹形接地环和第二凹形接地环物理尺寸相同，关于水平X轴对称，第一L形接地环与第一凹形接地环相连，第二接地环与第一接地环结构及物理尺寸相同，关于第二电容成中心对称，通过预设层金属层堆叠的方式实现。进一步地，第一电容、第二电容和第三电容通过预设层结构的金属-绝缘体-金属层MIM来实现，且第一电容和第三电容电容值相等。进一步地，所述第一L形传输线和第二L形传输线的宽度为W1＝12μm，横向长度W2＝120μm，纵向长度W6＝84μm；所述的第一MPG元件中，第一开路枝节宽度为W4＝30μm，长度为W5＝96μm，第二开路枝节和第一开路枝节物理尺寸相同，方向相反；第二MPG元件中，第三开路枝节宽度和长度与第一开路枝节相同，第四开路枝节和第三开路枝节物理尺寸相同，方向相反。进一步地，第一凹形接地环的横向长度为W3＝106μm，纵向长度为W7＝63μm，环宽为W8＝8μm，第二凹形接地环与第一凹形接地环物理尺寸相同，关于X轴对称，第一L形接地环与第一凹形接地环相连，第一L形接地环的横向长度为W9＝46μm，纵向长度为W7＝63μm，第二接地环与第一接地环结构及物理尺寸相同，关于第二电容成中心对称。进一步地，第一电容和第三电容的电容值相同为1.2pF，第二电容的电容值为0.21pF。该滤波器通过MPG元件在高频处产生第一个传输零点，且MPG元件采用预设层金属层TM1和M5实现，多层结构不占用消耗预设层金属层最顶层金属层的面积即可产生一个传输零点，使设计更具有灵活性，更加简单。通过预设层金属层最顶层TM2层的L形传输线和接地电容可以在低频处产生第二个传输零点，该滤滤波器具有更宽的带宽、更低的带内插入损耗、更高的阻带抑制和更紧凑的物理尺寸。本专利技术采用0.13μm(Bi)-CMOS工艺，其最小允许栅极长度为0.13μm，因此可以实现高达±1％的精度，最终芯片的面积为0.154×0.288mm2。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1a示出了本专利技术的基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器的结构俯视示意图；图1b示出了基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器的预设层结构示意图；图2示出了用于设计本专利技术的基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器的简化LC等效电路模型示意图；图3示出了使用不同的图1a中的W3值(a)和W13值(b)进行EM模拟结果图；图4示出了本专利技术的基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器的图1a示出的结构与图2所示的简化LC等效电路模型之间的比较结果；图5示出了图结构的EM模拟结果和滤波器的实际测试结果的对比曲线图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。图1a示出了本专利技术的基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器的结构俯视示意图。如图1所示，一种基于MPG元件的加载谐振器的片上毫米波带通滤波器，包括：第一传输线加载MPG元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器，其特征在于，包括：第一传输线加载MPG元件单元、第二传输线加载MPG元件单元、第一电容、第二电容和第三电容；/n其中，滤波器输入端与第一传输线加载MPG元件单元相连，滤波器输出端与第二传输线加载MPG元件单元相连；第一传输线加载MPG元件单元与第二传输线加载MPG元件单元通过第二电容相连；第一输线加载MPG元件单元与第二输线加载MPG元件单元物理尺寸相同，以第二电容为中心，成中心对称。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单元结构的具有MPG元件的片上毫米波带通滤波器，其特征在于，包括：第一传输线加载MPG元件单元、第二传输线加载MPG元件单元、第一电容、第二电容和第三电容；
其中，滤波器输入端与第一传输线加载MPG元件单元相连，滤波器输出端与第二传输线加载MPG元件单元相连；第一传输线加载MPG元件单元与第二传输线加载MPG元件单元通过第二电容相连；第一输线加载MPG元件单元与第二输线加载MPG元件单元物理尺寸相同，以第二电容为中心，成中心对称。


2.按照权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，
所述的第一传输线加载MPG元件单元包括第一L形传输线、第一MPG元件和第一接地环，第一L形传输线第一端A与滤波器输入端相连，第一L形传输线第二端B通过第一电容接地，第一L形传输线第三端C通过第二电容与第二L形传输线相连；第二传输线加载MPG元件单元由第二L形传输线、第二MPG元件和第二接地环构成，第二L形传输线第一端D与滤波器输出端相连，第二L形传输线第二端E通过第三电容接地，第二L形传输线第三端F通过第二电容与第一L形传输线相连；所述的第一L形传输线和第二L形传输线通过预设层最顶层金属层TM2实现。


3.按照权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，
所述的第一MPG元件包括第一开路枝节和第二开路枝节，分别位于预设层金属层TM1层和金属层M5层；第一开路枝节和第二开路枝节物理尺寸相同，方向相反，且第一开路枝节和第二开路枝节并通过耦合的方式进行能量传输，且第一MPG元件和第一L形传输线通过耦合的方式进行能量传输；第二MPG元件由第三开路枝节和第四开路枝节构成，分别位于预设层金属层TM1层和金属层M5层；第三开路枝节和第四开路枝节物理尺寸相同，方向相反，且第三开路枝节和第四开路枝节并通过耦合的方式进行能量传输，且第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凌，张荟文，邱兰馨，王玉娟，虞思城，江樱，杨鸿珍，张华，章振海，闫娇娇，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司信息通信分公司，国网浙江德清县供电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33