本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

陷波器對(duì)微波電子系統(tǒng)中不必要的雜波信號(hào)進(jìn)行濾除，以消除無用信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的干擾的芯片。在保證其他頻率信號(hào)不損失的情況下，有效地抑制信號(hào)中某一特定頻率。

微波單片集成電路（mmic）制造技術(shù)以砷化鎵為襯底是現(xiàn)在常用技術(shù)，是采用平面技術(shù)，將元器件、傳輸線、互連線等直接制作在半導(dǎo)體基片上。本發(fā)明專利基于該制造技術(shù)，采用片上帶線進(jìn)行濾波，設(shè)計(jì)方便，設(shè)計(jì)精度高，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)陷波，芯片面積小，成本低，可靠性高，適合小型化系統(tǒng)采用，大幅降低系統(tǒng)尺寸和成本。同時(shí)，gaas芯片批量生產(chǎn)一致性好，有利于工程化應(yīng)用。

現(xiàn)有的陷波器芯片耐功率能力不高，不適合用在大功率陷波器上，帶內(nèi)插損大，不能滿足工程化應(yīng)用，現(xiàn)有的陶瓷陷波器尺寸大，使用不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陷波器芯片，耐功率能力大幅提升，適用于大功率陷波器，帶內(nèi)插損小，滿足工程化應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：包括襯底；其特征在于：還包括制作在襯底上的傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2；信號(hào)輸入端輸入信號(hào)分成兩路，信號(hào)輸入端第一路連接傳輸微帶線x1輸入端，信號(hào)輸入端第二路連接濾波微帶線x2輸入端，濾波微帶線x2輸出端與扇形線s1相連；傳輸微帶線x1輸出端輸出信號(hào)分成兩路，傳輸微帶線x1輸出端一路連接信號(hào)輸出端，傳輸微帶線x1輸出端另一路連接濾波微帶線x3輸入端，濾波微帶線x3輸出端于扇形線s2相連。

作為優(yōu)選，襯底為砷化鎵、陶瓷或pcb材料。

作為優(yōu)選，襯底為砷化鎵，砷化鎵介電常數(shù)12.9，厚度100微米，傳輸微帶線x1長度為1500-2000微米，寬為50微米；濾波微帶線x2長為1500微米，寬為15微米；扇形線s1長為160微米，扇形角為40度，上直邊為15微米。

作為優(yōu)選，襯底為陶瓷，陶瓷介電常數(shù)為9.8，厚度為254微米，傳輸微帶線x1長度為1700-2300微米，寬為230微米；濾波微帶線x2長度為1800微米，寬為25微米；扇形線s1長為200微米，扇形角為40度，上直邊為25微米。

作為優(yōu)選，襯底為pcb，pcb介電常數(shù)為2.2，厚度為254微米，傳輸微帶線x1長度為3800-4300微米，寬為750微米；濾波微帶線x2長度為3000微米，寬為50微米；扇形線s1長為400微米，扇形角為40度，上直邊為50微米。

作為優(yōu)選，傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2集成在同一襯底上。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，采用π型濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)完成，單片陷波器芯片至少可工作于50w系統(tǒng)中，相比之前傳統(tǒng)的lc、rc結(jié)構(gòu)陷波器芯片，耐功率能力大幅提升，適用于大功率陷波器；同時(shí)帶內(nèi)插損可小于0.5db，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)陷波器；兩級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)帶外陷波深度大于30db，滿足工程化應(yīng)用。相比于陶瓷陷波器，本發(fā)明專利擁有頻率高、尺寸小、陷波深度大、插損小等優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于微型化系統(tǒng)來說，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

通過調(diào)節(jié)傳輸微帶線x1長度和寬度，進(jìn)行通帶頻率調(diào)整、矩形度調(diào)整及阻抗匹配調(diào)整；通過調(diào)節(jié)濾波微帶線x2、x3長度和扇形線s1、s2面積，進(jìn)行陷波頻帶調(diào)整；通過調(diào)整濾波用微帶和扇形線的級(jí)數(shù)，進(jìn)行陷波器的陷波深度調(diào)節(jié)。

本芯片器件在同一芯片內(nèi)完成設(shè)計(jì)加工，，為毫米級(jí)別，適合小型化系統(tǒng)采用，大幅降低系統(tǒng)尺寸。同時(shí)，當(dāng)襯底為砷化鎵或其他半導(dǎo)體材料時(shí)，采用微波單片集成電路（mmic）制造工藝，芯片面積減小，適合批量化應(yīng)用，批量生產(chǎn)一致性好，同時(shí)提高了電路可靠性，降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)襯底為pcb或陶瓷時(shí)，采用微波混合集成工藝，本設(shè)計(jì)方案同樣適用，可以提高了電路可靠性，降低了生產(chǎn)成本，耐功率性強(qiáng)；本方案適用范圍廣泛，適用于不同的材料的襯底和不同的加工工藝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明專利的不同傳輸微帶線x1長度的陷波器電路結(jié)果曲線圖；

圖4為本發(fā)明專利的不同x2、x3、s1、s2長度的陷波頻點(diǎn)偏移曲線圖；

圖5為本發(fā)明專利采用不同濾波網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)果曲線圖；

圖6為本發(fā)明專利的插損和回?fù)軗p耗關(guān)系曲線圖；

圖7為本發(fā)明專利的兩級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)和三級(jí)陷波的電路結(jié)果曲線圖；

圖8為本發(fā)明專利的兩級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)芯片照片及尺寸；

圖9為本發(fā)明專利的三級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)芯片照片及尺寸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，為本發(fā)明一種陷波器芯片的功能圖，in為信號(hào)輸入端，信號(hào)輸入后，經(jīng)過兩級(jí)或多級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)，濾除傳輸信號(hào)中的雜波信號(hào)，消除無用信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的干擾，out為輸出端口。

實(shí)施例1：

包括襯底；還包括制作在襯底上的傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2；信號(hào)輸入端輸入信號(hào)分成兩路，信號(hào)輸入端第一路連接傳輸微帶線x1輸入端，信號(hào)輸入端第二路連接濾波微帶線x2輸入端，濾波微帶線x2輸出端與扇形線s1相連；傳輸微帶線x1輸出端輸出信號(hào)分成兩路，傳輸微帶線x1輸出端一路連接信號(hào)輸出端，傳輸微帶線x1輸出端另一路連接濾波微帶線x3輸入端，濾波微帶線x3輸出端于扇形線s2相連。

傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2集成在同一襯底上。濾波微帶線x2和濾波微帶線x3長度可以相同也可以不同；扇形線s1和扇形線s2面積可以相同也可以不同。

本發(fā)明由多級(jí)微帶線加扇形線組成π型濾波網(wǎng)絡(luò)，其關(guān)鍵在于，通過調(diào)節(jié)傳輸微帶線x1長度，進(jìn)行通帶頻率調(diào)整、矩形度調(diào)整及阻抗匹配調(diào)整；通過調(diào)節(jié)濾波微帶線x2、x3長度和扇形線s1、s2面積，進(jìn)行陷波頻帶調(diào)整；通過調(diào)整濾波用微帶和扇形線的級(jí)數(shù)，進(jìn)行陷波器的陷波深度調(diào)節(jié)。

與傳統(tǒng)微帶濾波和扇形濾波原理相比，在本發(fā)明專利中，采用微帶頂端加扇形線的π型結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)微帶線濾波，濾波用微帶長度很長，不利于布局，浪費(fèi)大量芯片尺寸，帶線過長也會(huì)導(dǎo)致濾波線與芯片其它部分存在耦合，或自身電感過高，濾波效果下降。采用扇形線濾波，扇形線相較微帶線，長度大幅降低，但是由于扇形線不容易進(jìn)行彎曲，占用大量面積，也不利于電路布局，同時(shí)電性能上，扇形線陷波矩形度較差，通帶插損過大。

本發(fā)明專利采取了折中設(shè)計(jì)，兼顧了兩者的優(yōu)勢，在不犧牲電性能的同時(shí)，兼顧了電路尺寸和布局：本發(fā)明專利采用π型濾波網(wǎng)絡(luò)，傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、x3利于彎曲，在滿足應(yīng)用的條件下，亦可采用電感代替，由于功率太大電感容易燒毀，所以在功率條件適合的情況下可以用電感代替；設(shè)計(jì)上更具有靈活性，方便電路布局；開路微帶線頂端采用扇形線結(jié)構(gòu)，扇形線s1、s2大幅降低了微帶線長度，相比在微帶線x2、x3頂端加接地電容，本發(fā)明專利更適合應(yīng)用于大功率系統(tǒng)中。該陷波器芯片具有尺寸小，插損小，價(jià)格低，陷波深度大，芯片一致性好，耐功率能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

實(shí)施例2：

如圖2所述，濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2集成在同一芯片內(nèi)，采用砷化鎵單片集成電路制造工藝便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明專利。

傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2連接結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

襯底為砷化鎵，介電常數(shù)為12.9，砷化鎵厚度為100微米，做電路的金厚4微米；當(dāng)陷波頻率為15ghz，端口阻抗50歐姆時(shí),傳輸微帶線x1長度為1500-2000微米，優(yōu)選的長度為1700微米，寬為50微米；濾波微帶線x2長為1500微米，寬為15微米；扇形線s1長為160微米，扇形線s1長為上直邊到下弧邊的長度，扇形角為40度，上直邊為15微米。濾波微帶線x3和扇形線s2的參數(shù)分別與濾波微帶線x2和扇形線s1的參數(shù)相似，具體決定于陷波頻帶帶寬。

當(dāng)襯底為砷化鎵或其他半導(dǎo)體材料時(shí)，采用微波單片集成電路（mmic）制造工藝，芯片面積減小，適合批量化應(yīng)用，批量生產(chǎn)一致性好，同時(shí)提高了電路可靠性，降低了生產(chǎn)成本。

傳輸微帶線x1的寬度主要由材料決定，濾波微帶線x2長度與扇形線s1面積成反比，經(jīng)過計(jì)算可以得到。傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2長度對(duì)結(jié)果影響較大。

通過調(diào)節(jié)傳輸微帶線x1長度，可以調(diào)整通帶帶寬及陷波器的矩形度，傳輸微帶線x1長度增加，通帶頻帶向低頻偏移，同理，傳輸微帶線x1長度減小，通帶頻帶向高頻偏移，可需要根據(jù)工程需要，選取合適的值。圖3給出了傳輸微帶線x1不同長度的電路結(jié)果，曲線1、2、3分別為隨著傳輸微帶線x1減小時(shí)，陷波器的結(jié)果曲線，由圖可知，隨著傳輸微帶線x1長度減小，通帶向高頻偏移，陷波器前段矩形度變好，后段矩形度變差。

通過調(diào)節(jié)濾波微帶線x2、x3長度，或者扇形線s1、s2面積，可以調(diào)整陷波頻帶，x2、x3長度增加，或者s1、s2面積增加，陷波頻率往低頻偏移，反之向高頻偏移。圖4給出了x2、x3、s1、s2不同長度的電路結(jié)果，曲線1、2、3分別為隨著x2、x3、s1、s2增加時(shí)，陷波器的結(jié)果曲線，由圖可知，隨著濾波微帶線x1、x2長度增加、扇形線s1、s2面積增加，陷波頻點(diǎn)向低頻偏移。

圖5給出了相同頻段，采用不同濾波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果曲線，圖中曲線1、2、3分別為采用扇形線、開路微帶線和采用本使用新型的結(jié)果曲線。由圖可知，采用扇形線陷波性能最佳，但是矩形度較差；采用開路微帶線和本發(fā)明專利的結(jié)果相似。

圖6給出了陷波器插損曲線和端口回波損耗曲線，由回波損耗曲線可知，本發(fā)明專利為反射型電路，采用信號(hào)反射進(jìn)行濾波。

圖7給出了兩級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)和三級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果曲線，曲線1、2分別為兩級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)和三級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果曲線。由圖可知，三級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)陷波深度要遠(yuǎn)大于兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)。但是，相較兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)，三級(jí)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)增加芯片尺寸。

圖8給出了本發(fā)明專利采用微波單片制造工藝，設(shè)計(jì)制造的兩級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)芯片結(jié)構(gòu)及尺寸。

圖9給出了本發(fā)明專利采用微波單片制造工藝，設(shè)計(jì)制造的三級(jí)陷波網(wǎng)絡(luò)芯片結(jié)構(gòu)及尺寸。

基于襯底為砷化鎵，采用微波集成電路工藝設(shè)計(jì)制造完成，降低了電路尺寸和成本，同時(shí)提高了批量生產(chǎn)的成品率和一致性，更加方便系統(tǒng)使用，提高了系統(tǒng)可靠性。

實(shí)施例3：

傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2連接結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

襯底為陶瓷，介電常數(shù)為9.8，陶瓷厚度為254微米，做電路的金厚度為4微米；當(dāng)陷波頻率為15ghz，端口阻抗50歐姆時(shí)，傳輸微帶線x1長度為1700-2300微米，優(yōu)選的長度為2000微米，寬為230微米；濾波微帶線x2長度為1800微米，寬為25微米；扇形線s1長為200微米，扇形線s1長為上直邊到下弧邊的長度，扇形角為40度，上直邊為25微米。濾波微帶線x3和扇形線s2的參數(shù)分別與濾波微帶線x2和扇形線s1的參數(shù)相似，具體決定于陷波頻帶帶寬。

傳輸微帶線x1的寬度主要由材料決定，對(duì)于不同襯底材料，當(dāng)端口阻抗為50歐姆時(shí)，線寬不同；濾波微帶線x2與扇形線s1成反比，經(jīng)過計(jì)算可以得到。傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2長度對(duì)結(jié)果影響較大。

實(shí)施例4：

傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2、濾波微帶線x3、扇形線s1和扇形線s2連接結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

襯底為pcb，介電常數(shù)為2.2，pcb厚度為254微米，做電路的金厚度為4微米；當(dāng)陷波頻率為15ghz，端口阻抗50歐姆時(shí)，傳輸微帶線x1長度為3800-4300微米，優(yōu)選的長度為4000微米，寬為750微米；濾波微帶線x2長度為3000微米，寬為50微米；扇形線s1長為400微米，扇形線s1長為上直邊到下弧邊的長度，扇形角為40度，上直邊為50微米。濾波微帶線x3和扇形線s2的參數(shù)分別于濾波微帶線x2和扇形線s1的參數(shù)相似，具體決定于陷波頻帶帶寬。

傳輸微帶線x1的寬度主要由材料決定，濾波微帶線x2與扇形線s1成反比，經(jīng)過計(jì)算可以得到。傳輸微帶線x1、濾波微帶線x2長度對(duì)結(jié)果影響較大。

當(dāng)襯底為pcb或陶瓷時(shí)，采用微波混合集成工藝，本設(shè)計(jì)方案同樣適用，可以提高了電路可靠性，降低了生產(chǎn)成本，耐功率性強(qiáng)。

襯底不限于為砷化鎵、陶瓷或pcb材料，也可以是其他材料。本方案適用范圍廣泛，適用于不同的材料的襯底和不同的加工工藝。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。