用于6G通信的自旋波带通滤波器使用单晶钇铁石榴石（YIG）的自旋波（SW）滤波器是一种在频率可调或频率可调通信系统中集成的有吸引力的技术1.然而，现有的软件设备带宽不足以支持未来的5G和6G通信系统 2,3，体积过大或具有强的杂带，导致无意间的跨信道干涉。本文报道了一种仅需单一外部磁偏置的SW梯形滤波器架构，这得益于现代微加工制造方法能够实现晶圆级生产。本研究开发的滤波器性能损耗低至2.54 dB，带宽可达663 MHz，中心频率调谐在7.08至21.6 GHz的多个八度范围内，且具有高线性度，输入参考三阶截距点在通带内超过11 dBm。滤波器的工作原理也在频率可调无线电系统中得到实验验证。类似内容被他人观看边缘耦合磁静通带通滤波器文章 开放获取 2024年9月5日一种宽带可调谐、非互易带通滤波器，使用静磁表面波，静电功耗为零文章 开放获取 2026年1月14日频率可调磁静波滤波器，采用零静功率磁偏置电路文章 开放获取 2024年4月27日主要角色现代无线通信系统无所不在，支持从移动智能手机、物联网（IoT）设备、Wi-Fi到卫星通信和雷达等各种应用。为了追求更高的数据速率、功耗效率和频谱效率，下一代通信系统包括FR3频段的5G（7.125–24.25 GHz）和6G（参考文献） 2,4,5）正在推动更高的信道频率和更大的带宽。射频（RF）前端模块是每个收发器系统中都存在的关键子系统，至少包括天线、带通滤波器、低噪声放大器或功率放大器、混频器和本地振荡器（LO）。提升射频前端带通滤波器的性能对于实现下一代通信系统所需的高信道频率射频前端模块至关重要。滤波器性能必须卓越，插入损耗低，以保持接收端的信噪比，同时在发射端保持高功率效率。带宽应足够大（数百 MHz），以支持高数据速率，同时强烈拒绝邻近信道的干扰。此外，滤芯必须在紧凑的封面内展现高功率处理和线性性能，并可通过高产率制造工艺制造。在6 GHz以下，基于表面声波和体声波的微声滤波器占主导地位 6,7过滤器市场主要因其低损耗、微尺度覆盖和成熟的制造工艺，能够每年生产数十亿单位且产出高产率。将声波滤波器推向更高频段和大带宽是一个活跃的研究领域，近期进展展示了7–24 GHz范围内的滤波器。先进材料如薄膜铌酸锂 8,9以及掺钕的氮化铝 10,11结合新的制造工艺和设计技术，使得高频下实现低损耗和宽带声学滤波器。例如，商用射频前端系统，比如手机，需要超过一百个声学滤波器来覆盖每个发射和接收频段12.覆盖FR3频段及未来6G频段所需的频段数量（以及滤波器数量）预计将不断增加7导致系统成本和规模大幅增加。因此，必须开发频率可重构滤波解决方案6使得单个滤波器在多个频段上工作。可重构声学滤波器可以使用铁电材料如钡、锶钛酸盐等材料制造13，相变材料 14,15以及变体16.然而，基于磁性材料的谐振器提供了一种自然频率可调的替代方案。短缝存在于铁磁性或铁磁性薄膜（如YIG）中，通过薄膜进动磁化的扰动传播17.SWs（补充信息部分I）的色散高度非线性，可以通过调整胶片外部磁偏置来调节18.滤波器的占用面积主要由波长决定。对于微声器件，其组速度慢且波长较短，使器件微型化显著。相比之下，短波的波长位于声波和电磁波之间（补充图）。因此，除了固有的可调性外，短战的一个主要优势是能够独立于工作频率实现器件微型化1（详见补充信息第一部分）然而，与微声谐振腔中质量因子（Q因子）和有效耦合（\（{k}_{\rm{eff}^{\，2}\））等关键优点指标在高频下降不同，短波谐振腔的相应优点指标在更高频率下有所改善19.这些软件固有的吸引力特性，加上对可调射频设备需求的增加，推动了软件研究的复兴。薄膜磁性材料微制造和封装技术的最新进展19,20,21,22,23,24减少了器件的占地面积，并实现了芯片和晶圆尺度的制造，这对大规模生产来说是必要的——与大型 YIG 球体器件相比，这是一大进步25或大批量的YIG翻转芯片器件26,27,28,29,30,31.5G FR3及未来6G频段的信道带宽预计为100–400 MHz（参考文献）。2,3,11）且可能超过1 GHz（参考文献）8,32 ），因此带通滤波器必须拥有相应较大的带宽以支持这些信道。然而，先前报道的短波和静磁波滤波器带宽不足，带宽过大或存在强的杂模，导致邻近信道间的非意图干扰（参见相关研究参考文献）。33).这里我们展示了一个紧凑型短波梯形滤波器，由高性能短波谐振器组成，基于参考文献。19.梯形滤波器是一种坚固的架构，每年有数十亿个声学滤波器使用，但需要两个具有显著共振频率偏移的谐振腔。对于短磁器，这种偏移通常需要两个独立的均匀外部磁场，导致封装滤波器体积更大，滤波器布线损耗增加，并增加复杂性和成本。这项工作开发了一种仅用单一外部磁偏置实现共振频率偏移的方法，基于深氬气离子蚀刻微制造技术。三阶和低阶梯形滤波器均以光刻定义的滤波带宽高达663 MHz、低损耗、强误干扰抑制（低于18 GHz）、高线性度和多倍频程中心频率调谐，覆盖7.08–21.6 GHz范围。滤光片采用优化的制造工艺，器件产率高于15×15毫米2芯片，可以轻易地适应晶圆级制造。只需一个外部磁场，短波滤波器的体积及其封装磁偏置体积大幅减少，同时实现更高的性能。此外，包装还可利用最近报道的微磁组件20,21,23,24这些设备已在19.65 GHz的体积0.424厘米内展示了温度补偿固定频率工作3（参考文献：23）并且可调谐，频率最高可达17.7 GHz，体积为1.07厘米3（参考文献：21).作为该技术的应用演示，我们展示了一种频率敏捷正交振幅调制无线电接收机，对邻近干扰具有良好的抗扰能力。