一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器

1.本发明涉及地震勘探技术领域，具体而言，涉及一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器。


背景技术：

2.地震数据采集节点总体结构主要包括采集部分、供电部分和无线传输部分。采集部分主要负责采集并处理压裂地震波。无线传输部分是将数据传输到监测中心，供电部分则为这两部分进行供电。因此，为了保证采集到的地震数据稳定准确的传输，提升地震数据采集节点无线传输部分的性能显得至关重要。 而采集到的地震数据多带有环境噪声以及其他的信号的干扰，为了保证采集到的有效可以很好的进入下一级功率放大器中放大，这就需要滤波器对其进行滤波处理。
3.现有的滤波器技术中，具有以下缺陷：(1)基于集总元件的传统结构在准毫米波和毫米波频率下工作的滤波器不可行；(2)基于分布式元件被广泛用于在该频率区域工作的滤波器结构，但它通常导致相对大的芯片面积。因此，近年来，人们在有效的较少基于分布式元件的带通滤波器设计方面不断创新突破和挑战着。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明的目的在于提出一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器。
7.一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器，包括：第一金属螺旋线、第二金属螺旋线、接地屏蔽层、第一mim电容器与第二mim电容器、输入馈线和输出馈线；其中，滤波器输入端与输入馈线相连，输入端与输入馈线相连，输入馈线连接至第一金属螺旋线，输出端与输出馈线相连，输出馈线与第二金属螺旋线相连；第一金属螺旋线和第二金属螺旋线物理尺寸相同并相互对称，接地屏蔽包围在两个金属螺旋线和输入输出馈线两侧，所述第一mim电容与第二mim电容分别藏于输入馈线和输出馈线下方面积。
8.进一步地，第一金属螺旋线和第二金属螺旋线通过耦合的方式进行能量的传输，通过第一金属螺旋线和第二金属螺旋线的线宽以及金属线之间的间距来调节两个金属曲折线的耦合强度，进而调节零点的位置。
9.进一步地，第一mim电容以及第二mim电容的大小以及电容值可调。
10.进一步地，所述第一金属螺旋线或第二金属螺旋线包括在一个平面上由内部向外部弯曲处为直角向外延伸的金属线，所述金属线形成多条平行的长线以及垂直于长线的短线。
11.进一步地，靠近输入馈线或输出馈线的相连长线之间的间距小于另一侧的长线之
间的间距。
12.进一步地，所述第一金属螺旋线和第二金属螺旋线相邻边界处的两条金属线的宽度大于其余金属线的宽度。
13.进一步地，第一金属螺旋线、第二金属螺旋线以及输入馈线和输出馈线利用预设层金属层tm2层刻画而成。
14.进一步地，输入馈线和输出馈线分别位于第一金属螺旋线和第二金属螺旋线侧面金属线的中间位置。
15.进一步地，所述接地屏蔽层为多层结构，在金属层tm2形成最上层，金属层tm1形成接地屏蔽层的第二层， 金属层m5为接地屏蔽层的第三层，以此类推，金属层m1形成接地屏蔽层的最后一层。
16.进一步地，金属层tm1形成两个mim电容的上层， 金属层m5形成mim电容的下层。
17.本发明具有如下的有益效果：本发明所受的滤波器的优点在于可以在保证第一第二金属螺旋线物理尺寸相同且相互对称的前提下，通过调节第一第二螺旋线的线宽，线的间距以及两个mim电容值，可以调节他们的耦合强度，进而可以灵活的调节谐振零点的位置。该片上带通滤波器可以很好的工作在无缆地震仪中无线地震数据采集节点硬件系统中，实现较好的滤去无用杂乱干扰信号。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.图1示出了本发明的应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器的结构示意图；图2示出了本发明的应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器的预设层结构示意图。
具体实施方式
20.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
22.图1示出了本发明一种应用无线地震数据采集节点的片上带通滤波器的结构示意图。包括：第一金属螺旋线2、第二金属螺旋线4、接地屏蔽层1、第一mim电容器与第二mim电容器、输入馈线3和输出馈线5；输入端与输入馈线相连，输入馈线连接至第一金属螺旋线，输出端与输出馈线相连，输出馈线与第二金属螺旋线相连。第一金属螺旋线和第二金属螺旋线物理尺寸相同，并且第一金属螺旋线和第二金属螺旋线对称设置，参见图1为y轴对称。接地屏蔽层包围在两个螺旋线和输入输出馈线两侧，并且接地屏蔽并不与两个螺旋线连
接。第一mim电容与第二mim电容分别藏于输入、输出馈线下方不占用多余的芯片面积，第一mim电容以及第二mim电容的大小以及电容值均可调。
23.输入馈线和输出馈线分别位于第一金属螺旋线和第二金属螺旋线侧面金属线的中间位置。
24.第一金属螺旋线或第二金属螺旋线包括在一个平面上由内部向外部弯曲处为直角向外延伸的金属线，金属线形成多条平行的长线以及垂直于长线的短线。第一金属螺旋线和第二金属螺旋线相邻边界处的两条金属线的宽度大于其余金属线的宽度。靠近输入馈线或输出馈线的相连长线之间的间距小于另一侧的长线之间的间距。造成两侧的金属线密集。靠近中间疏松，第一金属螺旋线和第二金属螺旋线通过耦合的方式进行能量的传输，通过第一金属螺旋线和第二金属螺旋线的线宽以及金属线之间的间距来调节两个金属曲折线的耦合强度，进而调节零点的位置。
25.图2示出了本发明片上毫米波带通滤波器的预设层结构示意图。如图2所示，所述预设层结构包括：依次排列的金属层tm2、所述金属层tm1、金属层m5、金属层m4、金属层m3、金属层m2、金属层m1和位于所述第一预设层结构的底部的硅基板层；所述金属层tm2和金属层tm1之间、金属层tm1和金属层m5之间、金属层m5和金属层m4之间、金属层m4和金属层m3之间、金属层m3和金属层m2之间、以及金属层m2和金属层m1之间均为二氧化硅层；所述金属
‑
绝缘体
‑
金属层mim由所述金属层tm1、金属层m5和两者之间的二氧化硅层组成。所述金属层tm2、金属层tm1、金属层m5和金属层m2均为铝金属层。所述金属层tm2的厚度为3μm；所述金属层tm1的厚度为2μm；所述金属层m5、金属层m4、金属层m3、金属层m2均为0.45μm；金属层m1的厚度为0.4μm；硅基板层的厚度为200μm；所述金属层tm2的下表面与所述金属层tm1上表面的距离为3μm；所述金属层tm1的下表面与所述金属层m2的上表面的距离是4μm；以及所述金属层m2下表面与所述硅基板层上表面的距离为2.07μm。本发明的预设层结构以标准0.13
‑
μm（bi）
‑
cmos技术进行设计和实施。
26.第一金属螺旋线和第二金属螺旋线由预设层结构的顶层金属层tm2刻画而成，第一金属螺旋线和第二金属螺旋线通过耦合的方式进行能量的传输。接地屏蔽层为多层结构，在金属层tm2形成最上层，金属层tm1形成接地屏蔽层的第二层，金属层m5为接地屏蔽层的第三层，以此类推，金属层m1形成接地屏蔽层的最后一层。金属层tm1形成mim电容的上层， 金属层m5形成mim电容的下层。输入输出馈线由预设层金属层tm2层刻画而成。
27.在本实施例中，通过将预设层结构的各个金属层的厚度和硅基板层的厚度设置为固定值，可以实现更好地将本发明的带通滤波器进行小型化设计。
28.该滤波器的优点在于可以在保证第一金属螺旋线、第二金属螺旋线物理尺寸相同且相互对称的前提下，通过调节第一金属螺旋线和第二金属螺旋线的线宽以及线的间距，可以调节他们的耦合强度，进而可以灵活的调节谐振零点的位置。该片上带通滤波器可以很好的工作在无缆地震仪中无线地震数据采集节点硬件系统中，实现较好的滤去无用杂乱干扰信号。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。