多重耦合布局的LTCC超宽带通滤波器的分析与设计

摘要

为了满足移动数字体验,人们对通信设备的要求越来越高,这主要是针对设备的移动性,因此在移动设备中完成数据接收和传送的无线模块必须具有较小的体积和重量来适应便携要求;而随着技术的发展,对移动设备在单位时间内传输数据大小和传输数据快慢的要求也越来越高,这就使得无线模块中的滤波器要具有更大的带宽,因此超宽带滤波器的设计成了技术人员关注的重点。为了使滤波器的体积进一步减小,带宽进一步扩大,必须使用有效的制作工艺和设计结构。
　　 本文将要设计一个带通滤波器,它兼有小体积和超宽带的特点。为了完成滤波器的设计,首先需要了解滤波器的特性,以及用于构成滤波器的各种元件的特点和相互联系。其次,构造滤波器的一般过程也需要被详细地掌握。此外,在这个滤波器的设计过程中,LTCC技术和多重耦合布局作为有效的设计手段被加入其中。本文的主要工作和成果包括以下几个方面:
　　 1.在制作工艺上,本文采用LTCC(低温共烧陶瓷,Low Temperature Co-fired Ceramic)技术来进行滤波器的设计。该技术采用多层基质(生瓷片)重叠烧制的方式,显著地减小了滤波器的体积。此外,LTCC采用的陶瓷基质具有很高的稳定性,保证了滤波器在外部因素(如温度等)发生变化的情况下也能够很好地工作。
　　 2.本文采用的多重耦合布局利用三维立体结构,不仅能减小滤波器的体积,增大带宽,而且加强了滤波器内部元件的耦合,提高了滤波器的通带性能。此外,利用SIR(阶跃阻抗谐振器)做为基本单元来设计滤波器,还增强了滤波器的阻带特性。
　　 3.本文例举了几种常见的滤波器结构和设计方法,它们不仅能够帮助了解滤波器的性能和设计步骤,而且通过传输函数和尺寸大小的比较,可以从侧面反应出本文设计的滤波器的有效性和优越性。
　　 4.最终,利用LTCC技术和多重耦合布局,通过数据的计算和仿真的优化,本文设计了一个宽带滤波器,它的中心频率为5425MHz,10dB带宽超过1GHz,中心频率附近的插入损耗小于1.6dB,而尺寸控制在2mm2.5mm0.6mm。此外,还对滤波器的特性与电场分布的关系进行了分析,从而更好地理解滤波器的特性,并可以为以后的设计提供一定的参考。