基于LTCC工艺的小型化双频滤波器设计

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现代无线通信的频谱资源正在不断向更高频率扩展，有必要设计出能够兼容高频谱资源和现有通信频谱资源的双频通信系统。滤波器是通信系统中进行信号过滤的重要器件，双频带通滤波器的设计是双频通信系统设计的关键所在，具有重要的实用价值和商业价值。现代通信设备追求小型化、便捷化，需要高性能、高集成度的器件。低温共烧陶瓷（LTCC）技术能够将大量的无源元件集成到三维多层基板当中，也能将有源器件埋入基板当中作为功能模块。利用LTCC工艺实现的器件具有高性能、低成本、小型化等特点，非常适合于设计双频带通滤波器。
　　本文介绍了国内外对双频滤波器的研究进展和主要的设计方法，阐述了微波滤波器的基本理论，以一款2.4GHz单频带通滤波器为例，介绍了利用LTCC技术实现滤波器的一般设计方法，采用单频段带通滤波器组合和二次频率变换这两种双频滤波器设计原理，设计了两款基于LTCC工艺实现的2.4GHz/5.2GHz双频带通滤波器和一款基于微带线结构实现的1.8GHz/2.4GHz双频滤波器。
　　电容性耦合结构实现的带通滤波器的缺点在于其上限截止频率点附近的阻带衰减特性不够陡峭，利用引入传输零点的方式可以很好地优化滤波器的阻带抑制作用。
　　为避免两个单频带通滤波器直接并联产生的阻抗失配问题，设计了两款相互干扰作用最小，滤波特性相互独立的单频滤波器。整合了一款基于 LTCC工艺实现的2.4GHz/5.2GHz双频带通滤波器，其尺寸仅为4.5mm×2.3mm×1.2mm，在2.4GHz和5.2GHz两个中心频率处回波损耗达到30dB以上，通带内插入损耗在2dB左右，设计中人为引入了两个传输零点，使得2GHz和2.9GHz阻带衰减达到35dB以上，在5.8GHz频率点处阻带衰减达到22dB以上。
　　基于二次频率变换的原理，结合导纳倒置器简化电路结构，用微带线结构实现了一款1.8GHz/2.4GHz双频带通滤波器。该结构尺寸为7cm?7cm，中心频率在2.4GHz和5.2GHz处，通带内的回波损耗均大于25dB，通带内的插入损耗小于1dB。中间阻带抑制明显，2.09GHz处达到76dB。
　　利用LTCC工艺实现了一款2.4GHz/5.2GHz频率变换双频滤波器，其尺寸仅为mmmmmm1.31.63.2，通带内的回波损耗分别在20dB和30dB左右，带内插损低于1dB。两个通带中间阻带的衰减保持在20dB左右，通过引入一个并联调节电容，改善了高频段的频率特性响应，使得7.7GHz附近阻带衰减达到57dB。相比用微带线结构实现的方式，LTCC工艺实现的双频滤波器体积大大降低，体现了LTCC工艺实现小型化器件的优势。

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作者
杨建;
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作者单位

西安电子科技大学;

展开▼
授予单位西安电子科技大学;
学科电子科学与技术
授予学位硕士
导师姓名李跃进;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TN713.5;
关键词
双频带通滤波器; 低温共烧陶瓷; 微带线结构; 电容性耦合; 传输零点;

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