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

一、基本概念

二、濾波器設計理論

耦合型濾波器的低通原型電路

針對上圖中的耦合型濾波網絡，假設不存在傳輸損耗，此時上面的散射參數矩陣可以得到如下公式：

其中，n是諧振器個數。E、P和F是以為復變量的多項式，ω0是歸一化頻率。

此時濾波器的傳輸系數：

其中PN(S)是以ｓ為變量的m階多項式（m使傳輸系數為零的頻率點被稱作濾波器的傳輸零點。ε是在ω=±1歸一化的常數：）。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函數對濾波器分類下表給出了常見的傳輸函數S21的分類：

表1 常見濾波器傳輸函數及濾波器分類

同理，由上面的散射矩陣可得反射系數為：

其中FN是n階首項為1的多項式，EN是歸一化Hurwitz多項式。并滿足下面的譜方程：

（3）同樣的道理，CT拓撲2的高頻端信號（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傳輸到諧振器3，因此CT拓撲2的耦合矩陣得到的濾波器能夠在高頻端獲得一個傳輸零點，如下圖所示：

對于引入了兩個傳輸零點的CQ結構，也可以按照此類方法分析。由于CQ結構的組合較多，本文先給出如下圖所示的一個CQ拓撲結構的傳輸相位關系的數學推導（其余的CQ拓撲的數學推導，大家可以自行下來算算哦）：

三、芯片濾波器的設計

此時根據設計指標，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）建立上圖拓撲，然后得到耦合矩陣以及原型響應曲線如下：

?????

——濾波器原理圖設置以及仿真：

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

此時

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果：

??

上圖基本實現了一對傳輸零點的引入，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是對上文版圖的輸出端口阻抗提取得到的值）那么可以推導出對芯片進行重新繪制電磁仿真模型，得到如下仿真結果

?

后記：濾波器的理論要求相對較高，本文涉及不及萬分之一，僅僅展示了一種相對容易的數學方法結合仿真軟件來實現芯片濾波器的設計，前前后后碼字到眼花，倉促之間難免有紕漏，希望各位兄弟姐妹能積極討論修正哦。

編輯：黃飛

?