LTCC基片集成波导滤波器

摘要

滤波器作为电子整机与系统的重要组成器件，其性能和体积是实现系统高性能、小型化的关键，特别是在微波毫米波频段，如何在减小体积的基础上设计高品质因素、低插入损耗、高选频特性的带通滤波器一直是当今世界研究的热点与难点。
　　本论文针对提高微波毫米波频段滤波器的性能和降低体积这两个研究热点，采用LTCC技术与基片集成波导技术相结合的方式，实现毫米波滤波器的高性能和小型化，在深入研究LTCC基片集成波导滤波器结构对性能的影响的基础上，总结结构与性能的关系,寻找对应最佳性能的滤波器结构。
　　论文首先研究了LTCC基片集成波导滤波器的结构，对SIW滤波器的三个主要的结构谐振腔、激励结构、耦合结构的原理进行研究与分析，选择适合X波段、Ka波段的结构形式，初步计算出各个部分的尺寸。其次根据设计的指标要求，通过三种结构的组合，利用计算机仿真软件HFSS不断优化结构尺寸，设计出满足性能要求的LTCC基片集成波导滤波器。参考仿真结果，对比同一波段下，不同激励、耦合结构性能的变化，以及同一激励耦合结构在不同频率下性能的变化，分析谐振腔体、激励方式、耦合结构对滤波器性能的影响,找出满足性能的最好结构。
　　此外本论文设计了出一款X波段双层交叉耦合形式的滤波器，将LTCC基片集成波导滤波器从平面结构延伸到立体结构，初步实现了平面面积不变的条件下，通过增加基片厚度达到增加滤波器级数的效果，进一步缩小了滤波器的体积，促进了滤波器小型化发展。结合LTCC工艺，对影响滤波器性能的工艺因素进行了容差分析，为最后测试结果的分析提供了参考和依据。
　　最后论文利用矢量网络分析仪测试滤波器性能，通过比较测试与仿真结果，证明了基片集成波导滤波器的高性能与设计的正确性，验证了基于LTCC基片集成波导滤波器可以有效实现高频带通滤波器的小型化及高性能。结合前期的容差分析和LTCC工艺的影响，深入分析两者之间差异，对LTCC基片集成波导滤波器提出设计与工艺上的改进方法。
　　论文最后对整个设计进行了总结，整理各部分工作经验，反思不足。

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第一章 引言

1.1研究背景及意义

1.2 SIW国内外的研究现状

1.3内容安排和研究成果

第二章 LTCC基片集成波导滤波器设计基础

2.1 LTCC技术

2.2 滤波器的基本原理

2.3波导滤波器的原理

2.4 本章小结

第三章 基片集成波导滤波器结构设计

3.1 SIW滤波器腔体结构的设计

3.2 SIW滤波器激励方式的设计

3.3 基于LTCC的SIW滤波器腔体耦合结构的设计

3.4 本章小结

第四章 LTCC基片集成波导滤波器设计

4.1 Ka波段LTCC基片集成波导滤波器

4.2 X波段LTCC基片集成波导滤波器

4.3 LTCC基片集成波导滤波器工艺容差分析

4.4 本章小结

第五章 基片集成波导滤波器测试

5.1 LTCC基片集成波导工艺设计

5.2 基片集成波导滤波器测试与分析

5.3 改进方法

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果