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一種LTCC帶通濾波器研制與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2010-07-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
2 多層的工藝買(mǎi)現(xiàn)
介質(zhì)層材料用ULF140微波介質(zhì)陶瓷,相對(duì)介電常數(shù)εr=13.4,品質(zhì)因數(shù)Q>2 100,頻率溫度系數(shù)τF≈0,內(nèi)外電極材料用銀電極。器件多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用微帶線(xiàn)構(gòu)成兩級(jí)諧振器,耦合電容層C12輸入/輸出電容與耦合電容在同一層。材料介電常數(shù)每變化2.5%,中心頻率將移動(dòng)32~42 MHz。由于層間的耦合電容與負(fù)載電容隨介電常數(shù)的增大而增大,器件的中心頻率將隨介電常數(shù)的增大而降低,中心頻率向低頻移動(dòng),因此,在設(shè)計(jì)時(shí)必須在性能上留有余量。本文利用HFSS對(duì)濾波器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真,圖3為設(shè)計(jì)中廣泛采用的帶狀線(xiàn)結(jié)構(gòu)濾波器,由3個(gè)圖案層組成。同時(shí),從圖中可知,這是一個(gè)兩級(jí)諧振濾波器,且兩個(gè)諧振單元的結(jié)構(gòu)是一樣的,它們之間通過(guò)電磁耦合來(lái)連接。由于多層陶瓷微波濾波器使用的是非鐵磁性介質(zhì),因此級(jí)間耦合主要靠電容耦合來(lái),所以在討論耦合情況時(shí),只考慮電容耦合。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析,該濾波器諧振單元的電感L由導(dǎo)體N的自電感LN提供,諧振單元的諧振電容由導(dǎo)體N的自電容CN和導(dǎo)體N與導(dǎo)體R以及導(dǎo)體N與導(dǎo)體S之間的耦合電容CR,CS提供。諧振單元之間的耦合電容由兩諧振單元中對(duì)應(yīng)的N-N,R-R,S-S之間各自耦合電容的總和組成。這樣,通過(guò)求解所有導(dǎo)體形成的電容電感矩陣,得到各參數(shù)的具體數(shù)值,進(jìn)而通過(guò)對(duì)此等效電路進(jìn)行電路分析得到該濾波器的響應(yīng)。片式濾波器的加工生產(chǎn)須經(jīng)過(guò)流延、打孔、通孔填充、印刷電極、疊層和等靜壓、切片、共燒工藝過(guò)程。能否控制好工藝精度是生產(chǎn)合格器件的保證。實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的片式濾波器,尺寸為3.75 mm×1.38 mmX 0.97mm。仿真的電性能參數(shù)和實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的樣品電性能參數(shù)如表1所示。樣品測(cè)試所用儀器為Agilent E8363B矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/157304.htm


從表1可以看出,仿真值與實(shí)際值接近,但是存在一定的差異。導(dǎo)致器件性能變差的因素很多,如流延出來(lái)的介質(zhì)基片厚度不一致。印刷疊層和熱壓造成的錯(cuò)位,切片時(shí)的偏差和器件變形及共燒時(shí)的收縮不均勻等。解決這些問(wèn)題除了提高工藝水平外,前期的優(yōu)良設(shè)計(jì)也是解決的途徑之一。如在設(shè)計(jì)中盡量避免耦合間距過(guò)小,層數(shù)過(guò)多等,同時(shí)應(yīng)多采用簡(jiǎn)潔的電路結(jié)構(gòu),減少不必要的工藝過(guò)程。



3 結(jié)語(yǔ)
設(shè)計(jì)了中心頻率為2.45 GHz。具有3個(gè)傳輸零點(diǎn)的LTCC二階電感性耦合帶通濾波器。利用一套合成該濾波器的分析方法給出了電路元件的各個(gè)數(shù)值,用電路與電磁仿真軟件合成出具有良好性能的濾波器?;贚TCC技術(shù)的多層濾波器與傳統(tǒng)的分離器件相比,具有體積小,重量輕,性能好等許多優(yōu)點(diǎn)。本文所給出的濾波器性能表現(xiàn)良好,只要能預(yù)先設(shè)定好兩個(gè)反射零點(diǎn)與兩個(gè)匹配品質(zhì)因子,就能有效地合成出各個(gè)器件的數(shù)值,設(shè)計(jì)具有一定的靈活性,可以根據(jù)不同的濾波器規(guī)格設(shè)定不同的參數(shù),在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中有很好的實(shí)用價(jià)值。


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