基于三维集成微型高抑制带通滤波器的研究与设计

摘要

随着无线通信行业和国防尖端系统的飞速发展，对射频器件尤其是滤波器的要求日渐严苛，滤波器的高抑制和小型化是目前设计中存在的两大挑战。基于LTCC技术的三维集成结构可以有效地减小器件尺寸，且在电路设计上有更大的灵活性，使其成为当前业内研究的一大热点。
　　本文以高抑制带通滤波器作为核心研究内容，对基于LTCC技术的带通滤波器的设计理论进行了探索和研究，并借助电磁仿真软件ADS和HFSS对滤波器的设计作了深入的分析与创新，最后结合实际的工程需求，给出了三款应用于国防通信系统的高性能带通滤波器的实现方法，测试曲线与仿真曲线吻合度较高，验证了设计理论的准确性。
　　本文的主要设计工作如下:
　　半集总参数带通滤波器的基本谐振单元为传统的电感、电容结构，而级间采用了空间耦合，在一定程度上解决了器件工作在低频段时体积较大的难题。本文在对单个谐振级研究的基础上，结合滤波器的设计理论，给出了半集总带通滤波器的电路拓扑和三维结构，成功研制了一款170MHz带通滤波器。在此基础上，搭建了两种级联带通滤波器的三维模型并分析了其优缺点，级联后带通滤波器的阻带抑制度大大提高。
　　分布参数带通滤波器以传统的三层带状线作为谐振单元，从介绍带状线谐振器的基本理论出发，阐述了其数学模型和结构特点，借助ADS和HFSS设计了一款六级带通滤波器，并利用传输零点产生原理成功地在高低阻带各引入两个零点。该滤波器结构简单、性能优异，在阻带抑制和小型化等方面有明显优势。
　　本文设计的三款基于三维集成的带通滤波器性能优异，集成度好，成品率高，完全满足应用需求，目前均已批量生产并应用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及其意义

1．2 LTCC滤波器的研究现状

1．2．1 LTCC技术

1．2．2 LTCC滤波器的研究现状

1．3 本论文的主要内容和结构

2 滤波器的基本理论和设计考虑

2．1 引言

2．2 滤波器的基本理论

2．3 滤波器的设计原理

2．3．1 低通原型滤波器

2．3．2 低通到带通滤波器的转换

2．3．3 阻抗和导纳逆变器

2．3．4 集总参数电路和分布参数电路之间的等效

2．4 滤波器传输零点的实现

2．5 本章小结

3 半集总微型高抑制带通滤波器的设计

3．1 引言

3．2 谐振单元结构设计

3．2．1 串联谐振单元设计

3．2．2 并联谐振单元设计

3．3 170MHz四级带通滤波器的设计

3．3．1 设计分析

3．3．2 三维建模与仿真

3．3．3 加工测试

3．4 490MHz高抑制级联带通滤波器的设计

3．4．1 设计分析

3．4．2 滤波器级联的实现

3．4．3 加工测试

3．5 本章小结

4 分布式微型高抑制带通滤波器的设计

4．1 引言

4．2 带状线谐振器理论

4．2．1 耦合线分析

4．2．2 带状线谐振器

4．3 3．325GHz高抑制带通滤波器的设计

4．3．1 设计分析

4．3．2 三维建模与仿真

4．3．3 加工测试

4．4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

攻读硕士学位期间申请国家发明专利

攻读硕士学位期间参加科研项目及荣誉情况