■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_射頻微波薄膜濾波器技術(shù)
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對于射頻系統(tǒng)工程師來說，為3GHz以上的頻率范圍尋找合適的濾波器始終是一個挑戰(zhàn)。設計人員通常希望在大批量生產(chǎn)時具有可重復的性能，并希望具有足夠堅固的小型表面貼裝外形，以承受現(xiàn)有印刷電路板(PWB)上的回流。集總元件濾波器，利用離散線繞電感器和芯片電容器滿足這些標準得心應手低于約3GHz的通帶，但頻率響應變得更加敏感，在較高的頻率下的設備和溫度的物理結(jié)構(gòu)的變化，使這種方法不切實際。
幾種濾波器技術(shù)支持更高的微波范圍內(nèi)的應用頻帶，但每一種都有妥協(xié)，其中一些可能不適合現(xiàn)實世界的系統(tǒng)要求。懸置基板帶狀線和腔體濾波器，例如實現(xiàn)通帶高達約40GHz的出色的抑制和選擇性，但他們是大，重和昂貴。此外，由于這些都不是表面貼裝技術(shù)，將它們與集成微波組件一起使用需要將信號從電路板發(fā)射到連接器濾波器接口，然后再發(fā)射到電路板上，這增加了過渡處的損耗和失配。這是很少可行的。
將濾波器以電感電容對(L-C)的形式直接集成到PWB中是一種經(jīng)濟的選擇，這可能有助于工程師很好地過濾離散信號，例如在LO鏈中。然而，當涉及到對調(diào)制或?qū)拵盘栔械膹碗s波形進行濾波時，感興趣的頻帶和濾波器要求通常由指定的濾波器掩模定義。在這些應用中，由蝕刻銅跡線組成的板上濾波器在較高頻率下的性能和可重復性將很困難。由于刻蝕過程固有的公差，大多數(shù)使用化學蝕刻工藝的濾波器的可重復性將受到限制。這種技術(shù)犧牲了寶貴的電路板空間，因為典型的PWB介電常數(shù)不是特別高，使得板上濾波器比分立濾波器組件更大。
薄膜過濾器技術(shù)是解決這些設計問題的一個解決方案。它們的高精度制造工藝給予了出色的可重復性，陶瓷基板使堅固的結(jié)構(gòu)和容易回流到現(xiàn)有的印刷電路板。一些陶瓷基板表現(xiàn)出高Dy特性，使非常緊湊的物理過濾器實現(xiàn)。建立在陶瓷基板上的薄膜過濾器在很寬的工作溫度范圍內(nèi)具有天然的溫度穩(wěn)定性。這些濾波器具有多種性能特性，使其在其他表面貼裝濾波器技術(shù)中獨樹一幟，包括高達40GHz的寬通帶寬度、出色的Q因子高功率處理和-60dB及更深的抑制本底。
01、薄膜濾波器的制作工藝
射頻薄膜濾波器通常順利獲得使用物理氣相沉積(PVD)或濺射技術(shù)將金屬或電介質(zhì)材料的薄層沉積到襯底上來制造。濺射利用等離子體，通常由氬氣等氣體產(chǎn)生，以特定的圖案和厚度(從幾納米到幾微米)從靶上沉積材料，一次沉積幾個原子。每一層的厚度，材料和利用的圖案被仔細控制，以創(chuàng)建所需的濾波器特性，如通帶，選擇性，插入損耗，和抑制。這些方法實現(xiàn)了材料厚度和跡線寬度的極其嚴格的公差。使用這些濺射技術(shù)加工濾波器的好處如圖1所示，其中跡線邊緣顯示出比使用濺射處理的濾波器更優(yōu)越的均勻性。
圖1:化學蝕刻(左)與PVD制造(右)顯示濺射工藝高精度的跡線細節(jié)。
薄膜技術(shù)可用于實現(xiàn)各種濾波器拓撲結(jié)構(gòu)，如貝塞爾、切比雪夫和橢圓濾波器、響應(例如帶通、低通、高通)以及邊緣耦合、發(fā)夾、叉指等物理實現(xiàn)。與大多數(shù)類似性能的濾波器技術(shù)相比，它們通常較小，適合于表面貼裝組裝。
02、常見應用程序
薄膜濾波器技術(shù)滿足從3GHz到亳米波的許多應用的要求，這些應用既需要小的器件尺寸，又需要尖銳的抑制。Mini-Circuits的薄膜濾波器順利獲得選擇高Dy材料和創(chuàng)新實現(xiàn)了非常小的外形尺寸。薄膜濾波器在DC至40GHz頻率范圍內(nèi)給予低通帶插入損耗 陡峭的抑制裙和寬阻帶性能，與具有可比RF性能的其他選項相比，薄膜濾波器是一種具有成本效益的選擇。
射頻/微波薄膜濾波器應用廣泛，包括無線通信(包括5G)、衛(wèi)星通信、傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)和毫米波雷達、物聯(lián)網(wǎng)和毫米波通信。們以高性能、溫度穩(wěn)定性、容積效率和高頻環(huán)境下的高可靠性而著稱。
03、MiniCircuits公司的ABF系列薄膜濾波器
Mini-Circuits的ABF系列濾波器在-55℃至+125℃的溫度范圍內(nèi)具有非常穩(wěn)定的性能，并與表面貼裝回流焊接技術(shù)兼容。如圖2所示，ABF濾波器在設計中加入了用于屏蔽的金屬蓋。此功能可順利獲得將電磁場限制在濾波器結(jié)構(gòu)內(nèi)來進行更加精確的仿真，它避免了與系統(tǒng)中的其他組件的電磁相互作用，并且它給予了可與系統(tǒng)外殼結(jié)構(gòu)緊密接觸的表面，以確保出色的隔離。
圖2:ABF-26G+型外殼，外殼防護罩尺寸為0.45*012*010“(11.43x3.05x2.54毫米)
Mini-Circuits選擇的氧化鋁薄膜帶通濾波器表現(xiàn)出令人印象深刻的性能和尺寸的組合。例如，圖3顯示了abf-26g+的插入損耗和返回損耗，該濾波器以25.875GHz設計用于覆蓋5Gn258頻段(24.25至27.5GHz)。中頻段插入損耗測量值小于1.5dB，整個頻段的回波損耗達到近20dB。
圖3:5Gn258波段ABF-26G+薄膜帶通濾波器的插入損耗和回波損耗性能
ABF系列的另一個例子是ABF-7R75G+薄膜帶通濾波器，中心頻率為7.75GHz。圖5顯示，該濾波器利用創(chuàng)新架構(gòu)實現(xiàn)了約50%的帶寬，整個頻帶的插入損耗小于1.5dB。這種性能是在一個僅為0.07in(45.45mm)的封裝占用空間中實現(xiàn)的，如圖4所示。
圖4所示:ABF-7R75G+外殼樣式，帶外殼防護罩，尺寸為0.32*0.22*0.08“(813x5.59x2.03毫米)
圖5:中心為7.75GHz的ABF-7R75G+薄膜帶通濾波器的插入損耗和回波損耗性能
04、薄型薄膜過濾器
薄膜濾波器技術(shù)為射頻系統(tǒng)工程師給予了許多優(yōu)勢，如低插入損耗、高抑制、良好的功率處理、寬溫度范圍、出色的溫度穩(wěn)定性和可重復性。這些特性加上其小尺寸和表面貼裝外形，使這些濾波器成為許多需要高Q值但空間有限的系統(tǒng)的絕佳解決方案。長期的精密加工技術(shù)使許多創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)成為可能。
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