【摘 要】
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滤波器作为无线通信系统中的关键器件,承担着频率选择的重要作用,是第五代（5G）毫米波通信技术研究的重点之一。随着无线通信技术的快速发展,频段也越来越多,滤波器需要具有非常高的带外抑制性来避免目标通带与其他频段产生信号干扰,因此高选择性是毫米波滤波器的设计难点之一。同时,5G无线通信将采用大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统,移动终端对滤波
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滤波器作为无线通信系统中的关键器件,承担着频率选择的重要作用,是第五代（5G）毫米波通信技术研究的重点之一。随着无线通信技术的快速发展,频段也越来越多,滤波器需要具有非常高的带外抑制性来避免目标通带与其他频段产生信号干扰,因此高选择性是毫米波滤波器的设计难点之一。同时,5G无线通信将采用大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统,移动终端对滤波器的数量需求急剧增加,又因为终端设备向微型模组化发展的趋势导致其对芯片尺寸的要求更高,因此小型化是毫米波滤波器的另一难点。本文针对5G毫米波无线通信应用特点和指标要求,设计了三款高抑制小型化毫米波宽带滤波器,主要的工作及创新如下:（1）系统地研究了新型玻璃衬底集成无源器件（Intergrated Passive Device,IPD）工艺,以及平面电容电感的建模方式。提出了一种具有多个传输零点的二维集总带通滤波器,从电路角度分析了传输零点的产生机制和各元件对滤波器频率响应的影响。仿真结果表明,该二维集总滤波器通带频率为26.5GHz-29.5GHz,带内插入损耗小于2.6d B,低频带外抑制大于-50d B,高频带外抑制大于-27d B,滤波器尺寸为700um×500um。（2）为了进一步实现滤波器的小型化和紧凑性,提出了一种采用玻璃通孔（Through Glass Via,TGV）技术设计的中心频率为28GHz的高抑制小型化三维带通滤波器。通过仿真结果分析了TGV电感的技术参数对电感性能的影响。仿真结果表明,该三维滤波器通带内插入损耗小于2.3d B,3GHz带宽内平坦度为0.46d B,低频带外抑制大于-55d B,高频带外抑制大于-34d B,滤波器尺寸仅为600um×400 um。（3）为了进一步增强滤波器的带外抑制性能,基于发夹型谐振器设计了一款工作频段为24.25GHz-27.5GHz的高抑制宽带带通滤波器。通过调整谐振器的结构,引入了新的传输零点,避免了相邻频段间信号干扰,增加了频率选择性。该发夹型滤波器带宽为3.25GHz,通带内插入损耗小于3.0d B,回波损耗大于15d B,高频带外抑制大于-38d B。综上所述,本文基于玻璃衬底IPD工艺设计了三款应用于5G毫米波通信的宽带带通滤波器。其性能指标满足5G毫米波通信对于高选择性、小型化的宽带滤波器的要求,对推动5G毫米波通信技术发展具有一定的学术研究价值和工程实践意义。
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