Miniaturized EBG Cavity Filter Loaded with Alumina 96 % for V-Band Applications

Abstract

Метою представленої роботи є дослідження міліметрової 3D прямокутної металевої порожнини, заповненої діелектричною підкладкою з глинозему 96 % (Al2O3), придатної для мікрохвильової інтегральної схеми (MIC), із значенням відносної діелектричної проникності 9,4 і тангенсом кута діелектричних втрат 0,006 для проектування малогабаритних фільтрів. Загальний об'єм конструкції становить 1,45x1,45x1 мм3. Ця порожнина розглядається як смуговий фільтр, що працює в діапазоні частот 60 ГГц і призначений для додатків LTCC (system-in-package applications). На відміну від цього, фільтр представляє ефективну систему EBG з режекторною смугою на рівні – 10 дБ частоти 3,4 ГГц в діапазоні частот з центром на 57 ГГц, коли в порожнину завантажуються періодичні металеві наскрізні отвори, які утворюють зв'язані резонатори. Вибір діелектричної підкладки, металевих наскрізних отворів, їх розміри та тип дозволяють забезпечити оптимальні характеристики, пропускну здатність 4,3 ГГц, рівень передачі – 21 дБ на центральній частоті, низькі внесені втрати – 0,9 дБ та добротність Q. Отримані результати є дуже багатообіцяючими для застосування у малих елементах V-діапазону та мм-хвиль.

The aim of the research, presented in this paper, is to investigate millimeter 3D rectangular metallic cavity filled with alumina 96 % dielectric substrate (Al2O3) suitable for microwave integrated circuit (MIC), with 9.4 relative permittivity value, and 0.006 dielectric tangent losses, for the design of small size filters. The total volume of the structure is 1.45 x 1.45 x 1 mm3. This cavity is considered as a band-pass filter operating in the range of 60 GHz frequency and intended for LTCC (system-in-package applications). In contrast, the filter presents an efficient EBG system with a rejection band at – 10 dB of 3.4 GHz within the frequency band centered at 57 GHz when the cavity is loaded with periodic metallic via (stems) that form coupled resonators. The choice of the dielectric substrate, metallic via, their dimensions and their type, enable to provide optimal characteristics, bandwidth of 4.3 GHz, transmission level of – 21 dB at centered frequency, low insertion losses of – 0.9 dB and Q factors. Obtained results are very promising for V-Band and mm-wave small-cell applications.