Design of 75 GHz coupled resonator filter for thin film manufacturing

This thesis work develops the design of a bandpass filter, with a center frequency at 73.46 GHz, which will be fabricated by SIAE Microelettronica S.p.A. using thin film technology. The specifications provided by the company for this filter are a passband from 71 GHz to 76 GHz and out-of-band rejection of 45 dB at 81 − 86 GHz. The model of this filter is developed using coupled microstrip lines, simulating with AWR software the alumina substrate and gold conductive lines, the materials used in production. Working at such high frequencies, the filter is susceptible to radiation, so two different layouts have been studied to address this issue. The first involves enclosing the filter in a box of gold so that power is not dissipated externally. However, this solution may introduce resonances due to the metal of the box, and its response closely depends on the dimensions of the box. The second layout, on the other hand, involves closing the microstrip lines with via holes so that power is not radiated from the open lines and there is no dependence on external elements to the filter, such as the box. The two developed filter layouts will then be fabricated and tested to see if they effectively address the lateral radiation problem.

Questo lavoro di tesi sviluppa il design di un filtro passabanda, con frequenza centrale a 73.46 GHz, che verrà poi realizzato dall’azienda SIAE Microelettronica S.p.A. con la tecnologia a film sottile. Le specifiche date dall’azienda per questo filtro sono una banda passante da 71 GHz a 76 GHz e una reiezione fuori banda di 45 dB in 81 − 86 GHz. Il modello di questo filtro viene sviluppato in linee accoppiate a microstriscia, simulando con il software AWR il substrato di allumina e linee conduttrici in oro, i materiali usati in produzione. Lavorando a frequenze così alte il filtro è suscettibile a radiazioni, perciò due layout diversi sono stati pensati per aggirare questo problema. Il primo prevede l’inserimento del filtro in una scatola d’oro, in modo che la potenza non venga dissipata all’esterno. Questa soluzione, però, può presentare delle risonanze dovute al metallo della scatola e la sua risposta dipendere strettamente dalle dimensioni della scatola. Il secondo layout, invece, prevede la chiusura delle linee in microstriscia su dei via holes, così che la potenza non venga irradiata dalle linee aperte e che non ci sia la dipendenza da elementi esterni al filtro, come la scatola. I due layout di filtri sviluppati, verranno poi prodotti e testati, in modo da vedere se effettivamente, sono utili alla risoluzione del problema di radiazione.