如何缩小滤波器尺寸？这个团队有新想法！

2020-08-12 15:21:16 来源: Sophie

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电子滤波器对于智能手机和其他无线设备的内部运作至关重要。它们消除或增强了特定的输入信号，以实现所需的输出信号。尽管必不可少，但这种滤波器占用了研究人员不断缩小尺寸的芯片空间。

为了解决这个问题，伊利诺伊大学香槟分校的美国研究人员放弃了传统的2D片上集总或分布式滤波器网络设计，该设计由单独的电感器和电容器组成，构成一个节省空间的3D卷式膜（rolled membrane），值得一提的，内部包含的两部分都是独立设计的。

“凭借我们的团队在卷绕式（rolled）电感器和电容器上取得的成功，利用这种制造过程的2D到3D自组装特性将这些不同的组件集成到一个自卷式且节省空间的设备中是很有意义的。”，该大学的电气和计算机工程教授李秀玲说。

作为研究的一部分，研究人员使用专门的蚀刻和光刻工艺将2D电路图案化到非常薄的膜上。在电路中，它们将电容器和电感器以及接地线或信号线连接在一起，都在一个平面上。研究人员说，然后可以将这种多层膜卷成细管并放在芯片上。

器件制造过程包括通过电子束蒸发和光刻来沉积金属以定义金属图案和蚀刻过程。然后，最终的蚀刻步骤触发堆叠膜的自卷制过程。

研究人员Mark Kraman则表示：“我们用来在2D膜层上形成电路的图案或掩模可以进行调整，以实现特定设备所需的任何类型的电相互作用。”，“使用这种技术，使用不同的滤波器设计进行实验相对简单，因为我们只需要在要进行更改时修改该掩模结构即可。”

研究人员说，该团队测试了卷绕式（rolled）部件的性能，发现在当前设计下，该滤波器适用于1-10 GHz频率范围的应用。尽管设计目标是用于射频通信系统，但该团队表示，基于过去的研究，它们也可以实现其他频率，包括兆赫兹范围的频率，因为它们具有实现大功率电感器的能力。

电子显微镜图像，其中集成了用于制造电话和其他无线设备中的电子信号滤波器所需的电感器（蓝色）和电容器（黄色）的一系列新芯片组件。

“我们使用了几种简单的滤波器设计，但是从理论上讲，我们可以使用相同的处理步骤来组合任何滤波器网络，”另一位领导该研究的研究人员Mike Yang 说。“我们利用已经存在的东西来提供一个新的，更轻松的平台，比以往任何时候都更紧密地将这些组件整合在一起。”

李补充说：“我们单片集成电感器和电容器的方式可以将无源电子电路集成提高到一个全新的水平。实际上，用一个掩模组就能以这种方式制造的电路的复杂性或配置没有限制。”

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