中國粉體網訊 在移動通信技術飛速發展的今天，從3G到4G再到5G，每一次技術迭代都帶來了通信能力的質的飛躍。5G網絡在傳輸速率、數據承載能力上的顯著提升，以及更高的頻譜資源利用率，讓我們的生活進入了一個高速互聯的新時代。然而，這些進步也伴隨著新的挑戰，隨著同時工作的無線頻段數量不斷增加，射頻前端芯片需要集成更多組件，其中濾波器的數量更是大幅增長。作為無源器件，濾波器在芯片面積中占比巨大，如何在保證性能的同時實現小型化集成，成為行業亟待解決的問題。而基于玻璃通孔（TGV）技術集成的濾波器，正是應對這一挑戰的關鍵方案，展現出了極高的應用價值。
TGV技術：高頻應用的優選方案
在了解基于TGV技術的濾波器之前，我們先認識一下TGV技術本身。TGV技術是在玻璃基板上形成通孔的一種3D集成技術，與常見的硅通孔（TSV）技術相比，它有著獨特的優勢。玻璃材料具有低介電常數和低正切損耗，這意味著在信號傳輸過程中，能量損耗更小，信號完整性更好，非常適合高頻通信場景。而5G技術，尤其是毫米波頻段的應用，對信號的高頻傳輸性能要求極高，TGV技術的這些特性恰好滿足了這一需求，為高性能濾波器的設計奠定了堅實基礎。
平衡結構濾波器：降低噪聲的利器
Liu等人提出的基于TGV技術的平衡基板集成波導帶通濾波器（SIW BPF），為解決共模信號噪聲問題提供了新思路。我們可以把共模信號想象成電路中不受歡迎的“雜音”，這些雜音會干擾正常的信號傳輸，影響通信質量。而這款濾波器采用平衡結構，就像給差模信號（有用信號）開辟了一條寬敞的“綠色通道”，形成寬通帶，讓有用信號順暢傳輸；同時，它能有效抑制共模信號，就像設置了一道“屏障”，阻擋“雜音”通過，從而降低噪聲。
SIW BPF結構 來源：Liu.Balanced SIW BPF based on through-glass vias
這款濾波器采用3D集成技術，將不同的集成電路垂直堆疊并互連。這種設計帶來了諸多好處，更高的系統集成度，就像把多個房間合并成一個功能更全的大空間；更短的互連距離，信號傳輸路徑變短，速度自然更快，同時也降低了功耗和成本，可謂一舉多得。SIW腔中的TE102模式在對稱平面上創造了完美的電導體，實現了半對分拓撲和更簡單的設計。
毫米波寬帶通信的緊湊之選
在毫米波寬帶通信領域，濾波器的小型化和寬頻帶同樣至關重要。Li等人提出的緊湊TGV帶通濾波器，就很好地滿足了這些需求。
這款濾波器采用了半模襯底集成波導（HMSIW）和缺陷接地結構（DGS）加載的設計。HMSIW結構就像把電路“橫向瘦身”，大大減小了電路的橫向尺寸，讓濾波器更緊湊。三對面對面的E形DGS形成了陷阱特性，提供小尺寸和寬帶寬。
TGV帶通濾波器的幾何布局 來源:Li.SIW bandpass filter based on TGV technology for millimeter-wave wideband communications
TGV技術在這款濾波器中同樣發揮了關鍵作用，它的低損耗和高精度特性，就像給信號傳輸鋪了一條平整光滑的“高速公路”，有效提高了濾波器的插入損耗性能和器件集成度，在毫米波頻段表現尤為突出。經過實際測量，這款濾波器的帶寬分數超過31.22%，電路面積僅為1.04λg×0.27λg（λg為波導波長），充分體現了它在小型化和寬通帶方面的優勢，為毫米波寬帶通信的發展注入了新動力。
結語
在5G技術蓬勃發展的背景下，基于TGV技術的濾波器憑借其優異的性能，在小型化、寬通帶、低損耗等方面展現出巨大優勢。從平衡結構濾波器到毫米波寬帶濾波器，科研人員不斷創新，讓TGV技術在濾波器設計中發揮出越來越重要的作用。這些創新成果不僅推動了移動通信技術的進步，也為未來更高速、更可靠的通信系統奠定了堅實基礎，相信在不久的將來，我們會看到更多基于TGV技術的高性能器件應用在生活的方方面面。
參考來源:
劉曉賢.基于玻璃通孔互連技術的集成無源器件發展
鐘毅.芯片三維互連技術及異質集成研究進展
Li.SIW bandpass filter based on TGV technology for millimeter-wave wideband communications
Liu.Balanced SIW BPF based on through-glass vias
(中國粉體網編輯整理/月明)
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