掌握基本的射頻微波理論知識(shí);熟練使用 HFSS、ADS、SONNET、Cadence(virtuoso，calibre)、EMX等電磁仿真以及射頻芯片設(shè)計(jì)軟件;熟悉CMOS、GaN、GaAs、IPD 等多個(gè)廠家的工藝;具有多次射頻/微波/毫米波前端芯片的流片成功經(jīng)驗(yàn)。

　　一、基本概念

　　二、濾波器設(shè)計(jì)理論

　　耦合型濾波器的低通原型電路

　　針對(duì)上圖中的耦合型濾波網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)不存在傳輸損耗，此時(shí)上面的散射參數(shù)矩陣可以得到如下公式：

　　其中，n是諧振器個(gè)數(shù)。E、P和F是以為復(fù)變量的多項(xiàng)式，ω0是歸一化頻率。

　　此時(shí)濾波器的傳輸系數(shù)：

　　其中PN(S)是以s為變量的m階多項(xiàng)式(m使傳輸系數(shù)為零的頻率點(diǎn)被稱作濾波器的傳輸零點(diǎn)。ε是在ω=±1歸一化的常數(shù)：)。那些

　　其中RL表示濾波器的回波損耗(Retrun Loss)。上文提到的按照響應(yīng)函數(shù)對(duì)濾波器分類下表給出了常見的傳輸函數(shù)S21的分類：

　　表1 常見濾波器傳輸函數(shù)及濾波器分類

　　同理，由上面的散射矩陣可得反射系數(shù)為：

　　其中FN是n階首項(xiàng)為1的多項(xiàng)式，EN是歸一化Hurwitz多項(xiàng)式。并滿足下面的譜方程：

　　(3)同樣的道理，CT拓?fù)?的高頻端信號(hào)(與中心頻率相位差-90°)，由1→A→3與1→B→3兩條路徑也不能由諧振器1傳輸?shù)街C振器3.因此CT拓?fù)?的耦合矩陣得到的濾波器能夠在高頻端獲得一個(gè)傳輸零點(diǎn)，如下圖所示：

　　對(duì)于引入了兩個(gè)傳輸零點(diǎn)的CQ結(jié)構(gòu)，也可以按照此類方法分析。由于CQ結(jié)構(gòu)的組合較多，本文先給出如下圖所示的一個(gè)CQ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸相位關(guān)系的數(shù)學(xué)推導(dǎo)(其余的CQ拓?fù)涞臄?shù)學(xué)推導(dǎo)，大家可以自行下來算算哦)：

　　三、芯片濾波器的設(shè)計(jì)

　　此時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，利用耦合矩陣綜合軟件(可以是之前RFASK的博主分享的也可以自己在Matlab里面編寫)建立上圖拓?fù)?，然后得到耦合矩陣以及原型響?yīng)曲線如下：

　　——濾波器原理圖設(shè)置以及仿真：

　　根據(jù)綜合得到的耦合矩陣，然后計(jì)算得到諧振器以及耦合之路的電感電容值，具體的推導(dǎo)不在贅述，下面給出本文中的理論方法：

　　此時(shí)

　　其中Y0為1/50Ω-1.Ci為自定義的歸一化電容值。然后在ADS2022中搭建原理圖仿真得到如下結(jié)果：

　　上圖基本實(shí)現(xiàn)了一對(duì)傳輸零點(diǎn)的引入，下面再在ADS Momentum中搭建電磁仿真模型。

　　其中，fTZ = 10 GHz, f0 = 3 GHz, ZF = 50 Ω and ZP = 82 Ω(Zp是對(duì)上文版圖的輸出端口阻抗提取得到的值)那么可以推導(dǎo)出對(duì)芯片進(jìn)行重新繪制電磁仿真模型，得到如下仿真結(jié)果

　　后記：濾波器的理論要求相對(duì)較高，本文涉及不及萬分之一，僅僅展示了一種相對(duì)容易的數(shù)學(xué)方法結(jié)合仿真軟件來實(shí)現(xiàn)芯片濾波器的設(shè)計(jì)，前前后后碼字到眼花，倉(cāng)促之間難免有紕漏，希望各位兄弟姐妹能積極討論修正哦。