硅基共平面波导型滤波器的性能分析及实现

摘要

本文从带通、带阻滤波器设计原理出发，采用共平面波导来实现阻抗变换器或者导纳变换器，设计了硅基共平面波导型32GHz双端耦合的带通滤波器和25GHz带阻滤波器。采用电磁场仿真软件HFSS8.0对不同形状和结构参数的滤波器进行了模拟分析和设计。经多次工艺流片，实现了在氧化层完全覆盖高阻硅、氧化层部分覆盖高阻硅、高阻硅和SOI衬底上的32GHz带通滤波器和25GHz带阻滤波器。以氧化层完全覆盖的高阻硅衬底上的滤波器为例，32GHz带通滤波器中心频率的插入损耗为-2.25dB，25GHz带阻滤波器的插入损耗为-16.5dB，与设计参数较吻合。 本文创新性工作如下：1.采用二端口网络分析方法，对滤波电路等效模型进行了研究。由衬底损耗机制，讨论了衬底阻抗、氧化层电容和衬底有效介电常数对滤波性能的影响。从金属层等效阻抗出发，理论分析了耦合短支路传输线结构的滤波器的射频特性，结果表明金属层结构是影响该类型滤波电路设计的主要因素，与实验结果相吻合。 2.采用双端耦合开路短支线构成32GHz带通滤波器。该结构在中心导体传输线和输出端阻抗匹配线之间引入了两个串联的耦合电容，与大多数文献所采用的单端耦合结构相比，其等效阻抗小于单端耦合结构的金属层等效阻抗，其滤波性能也优于后者。 3.在新型材料SOI衬底上制备了32GHz带通滤波器，实验表明其滤波特性与基于高阻硅衬底的滤波器性能相当。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章微波滤波器的理论基础

第三章微波共平面波导带通滤波器的设计

第四章共平面波导带阻滤波器的设计原理

第五章：共平面波导滤波器的制备与测试

第六章衬底对CPW微波滤波器性能影响及分析

第七章结论及展望

参考文献

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