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随着第五代移动通信(The Fifth Generation mobile communication,5G)技术的发展,通信系统对滤波器的要求也越来越高,小型化、集成化、高性能以及易加工等成了目前滤波器的主流发展方向。交指型滤波器具有应用范围广、插损小、体积小以及第二通带远等优点,可满足毫米波波段滤波器的设计需求。文中针对5G通信的24.75-27.5GHz和4.8GHz-5GHz两个工作频段,设计了两款交指型带通滤波器,并结合微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)制造工艺,实现小型化。具体的工作内容如下:(1)交指型MEMS滤波器的小型化设计。针对24.25-27.5GHz频段,设计了一款K波段的交指型MEMS滤波器。该滤波器采用双层硅基结构,共分为五层:上金属层、上介质层、金属电极层、下介质层和下金属层。传统交指型滤波器的输入输出微带线位于金属电极层,为便于信号馈入馈出,下介质层需比上介质层设计得略长。文中通过改变滤波器的输入输出结构,将输入输出微带线设置在上金属层,并通过金属通孔构建上介质层与金属电极层之间的信号传输通道,从而缩减了下介质层长度,实现了滤波器的小型化设计。采用电路和电磁场仿真软件分别对传统结构和小型化结构的K波段交指型滤波器进行建模和仿真,仿真结果表明,在保证滤波器性能基本不变的情况下,小型化结构的滤波器体积比传统结构减小了约24%。进一步分析发现,连接抽头与上金属层的通孔位置、形貌主要影响滤波器的矩形系数,而空气腔深度则对滤波器的带宽、中心频率以及矩形系数均有影响。(2)基于阶跃阻抗型谐振器(Stepped Impedance Resonator,SIR)结构的交指型滤波器的设计。针对4.2GHz-5.6GHz频段,采用SIR结构设计了一款C波段的交指型MEMS滤波器。传统交指型滤波器多为均匀阻抗型谐振器(Uniformity Impedance Resonator,UIR)结构,这种结构单个谐振单元线宽保持一致,设计参数较少。因此改变谐振单元结构,通过将两段特性阻抗不同的传输线串联起来形成SIR结构谐振器。仿真结果证实在保证滤波器性能基本不变的情况下,采用SIR结构的滤波器比UIR结构总体长度上呈现出优势。在此基础上,模拟和分析了SIR结构中传输线的线宽和线长对滤波器中心频率和带宽的影响。(3)交指型MEMS滤波器的工艺实现与性能测试。针对K波段交指型滤波器的最终优化模型,使用AutoCAD绘图软件制作了滤波器的分层掩膜版图,并借助MEMS技术完成了工艺流片。通过对流片完成的小型化结构滤波器进行性能测试,并与仿真结果作出对比,验证了文中提出的小型化输入输出结构的可行性。