基于TGV技术的高选择性带通滤波器设计：采用三维耦合与二维 lump 共振器结构，适用于射频前端应用

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：Design of High-Selectivity Bandpass Filter Using 3-D Coupling and 2-D Lump Resonators Based on TGV Technology for RF Front-End Application

基于TGV技术的带通滤波器新设计结合3D耦合与2D集总谐振器，等效电路模型分析传输零点极点，实测中心频率2.85GHz，带宽100MHz，插入损耗<2.3dB，带外抑制>20dB，性能优于前人研究。

　　

摘要：

本文提出了一种基于玻璃通孔（TGV）技术的新型片上带通滤波器（BPF）设计方法，该滤波器具有高选择性性能和出色的带外抑制能力。该方法结合了三维耦合技术和二维 lump 共振器，能够生成多个传输零点（TZs）和传输极点（TPs）。理论分析采用了基于奇偶模式的等效电路模型。为了验证这一概念，使用商用 230 μm TGV 技术制造了这款芯片尺寸为 2.0 × 2.0 × 0.3 mm 的 BPF。实测结果显示，该滤波器的中心频率为 2.85 GHz，工作带宽为 100 MHz，3-dB 分数带宽（FBW）为 8.4%；其插入损耗低于 2.3 dB，回波损耗优于 12 dB。此外，在 12.2 GHz 以下频段内，带外抑制能力超过 20 dB。与以往基于 TGV 技术的 BPF 相比，本文提出的设计在损耗和选择性方面表现更为优异。

引言

具有高选择性的带通滤波器（BPF）能够提供良好的边带特性，因此更适用于要求苛刻的无线系统。众所周知，基于低温共烧陶瓷（LTCC）[1]、[2]、[3]、体声波（BAW）和表面声波（SAW）[4]、[5]以及基板集成波导（SIW）[6]、[7]、[8] 的 BPF 都能够实现高选择性。例如，在 [1] 中提到的 LTCC BPF 具有非常窄的 3-dB 分数带宽（FBW，仅为 4.5%），但中心频率为 28.7 GHz，且器件尺寸较大（9.9 × 2.2 mm），不适合高频集成应用；而在 [2] 中提到的 LTCC BPF 中，中心频率较低（1.57 GHz），通带宽度仅为 5% FBW，虽然通带内的插入损耗为 2.7 dB，但仍不适合高性能无线系统。