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微波滤波器是现代无线通信、雷达、导航等系统的重要无源组件,也是射频电路中的基本组件。采用LTCC集成技术,可将微波滤波器等无源器件完全嵌入在多层电路中,并能有效安置放大器、混频器等器件,从而实现高密度封装和系统集成,所以系统研究LTCC微波滤波器设计及建模非常重要。
论文运用平行微带耦合线建立了一个截止频率为8.7GHz的低通滤波器模型,其通带内回波损耗大于14dB,插入损耗小于0.2dB,在13GHz至20GHz的阻带中,插入损耗大于25dB,电压驻波比小于1.5,体积为3mm×4mm×0.3mm,在设计中使用反向延长平行微带耦合线的方法加强线间耦合。此外,基于带状线理论,使用宽边带状耦合线实现部分电容、电感,运用多层电耦合结构减小电容所占空间,制作了一个截止频率为2.15Ghz的堆栈低通滤波器模型,其通带内插入损耗小于1dB,回波损耗大于18dB,在2.75GHz至4.8GHz的阻带中,插入损耗大20dB,电压驻波比小于1.25,体积为3.6min×3.2mm×0.33mm。通过对上述两个高频带和低频带的低通滤波器进行比较,提出了提高截止频率的办法。
论文对单一开口环形谐振腔的频率特性做了基础分析,并运用若干个开口环形谐振腔的叠加制作了六款中心频率在7GHz左右的带通滤波器模型,包括二阶、三阶、四阶带通滤波器,通过对比六个模型,提出了增加滤波器阶数或使用不同相对介电常数的LTCC介质层来提高带宽的办法。其中的二阶超宽带带通滤波器的中心频率为6.6GHz,3dB带宽为6.4GHz,相对带宽为97%,通带内插入损耗小于0.2dB,回波损耗大于20dB,电压驻波比VSWR小于1.2,体积为5.5mm×4.5mm×1mm,实现了小体积、超宽带的性能。