基于LTCC技術的無源器件研究.pdf

1、隨著無線通信系統的不斷發(fā)展，近年來崛起的低溫共燒陶瓷技術（LTCC）由于其低成本、低介質損耗、多層布局、良好的導電導熱率和高頻高 Q等特性被廣泛應用于各種小型化、輕量化、高性能和高集成度的微波毫米波電路與系統。本論文基于平面交叉耦合濾波器和微帶天線的基本理論，結合 LTCC工藝的三維布局特性，提出了一系列多層結構的微帶濾波器和天線設計方案。其中，濾波器具有小體積、高抑制度、寬頻/雙頻、傳輸零點和諧振頻率可調等特性；天線具有雙頻、雙圓極化

2、、緊湊的輻射面和體積等特點，具有廣闊的應用前景。
　　首先，本論文詳細闡述了交叉耦合濾波器的基本原理，將耦合矩陣的優(yōu)化設計轉化為求目標函數最小值問題，提出適用于任意拓撲結構的遺傳-Solvopt混合優(yōu)化算法。以MATLAB作為研究平臺，在濾波器設計實例中驗證了優(yōu)化算法的可行性。引入源和負載的耦合并提出一系列新型的濾波器拓撲結構，對它們的傳輸零點和響應曲線進行了詳細設定和分析。介紹了 N胞模塊級聯濾波器，其傳輸零點由每個 N胞模塊單

3、獨控制，然后根據所需階數，選擇模塊之間的級聯方式組成多階級聯濾波器。在準確實現傳輸零點的基礎上，可兼顧良好的反射響應、較高的阻帶抑制和矩形系數。所以 N胞模塊級聯濾波器不僅擁有高階濾波器的優(yōu)良傳輸性能，其結構分析和實現還因基于獨立模塊而變得簡單，并降低了仿真和加工可能帶來的誤差影響。
　　其次，本論文研究了多種諧振濾波器，提出一系列基于 LTCC技術的新型濾波器結構。利用LTCC的工藝特點設計多層交叉耦合階躍阻抗諧振（SIR）濾波

4、器，使得各諧振單元間的耦合方式從傳統的平面轉為立體，耦合度控制更靈活，體積更小。同時源-負載的耦合以及零度饋電方式的引入保證了阻帶的高抑制度。設計了一系列三維結構的寬帶帶通和帶阻濾波器，所有濾波器均由半集總的諧振單元組成，諧振單元中的電容由 LTCC多層平板電容實現。傳輸零點的位置由各諧振單元參數單獨控制，可實現帶寬和阻帶抑制度的自由調節(jié)。同時，利用這種半集總諧振單元的拓撲結構還設計了LTCC雙通帶濾波器，引入源-負載的垂直耦合來增加傳

5、輸零點，進而提高選擇性。各通帶頻率和傳輸零點位置由諧振元件值分別控制，靈活可調。
　　接著，本論文研究了 LTCC微帶天線，提出了多種小型化結構設計。介紹了受擾動的雙頻雙圓極化天線，通過調節(jié)不同層上的六邊形輻射面和擾動切塊面的大小，可在較寬頻帶內實現雙頻圓極化輻射特性。同時，在輻射面上使用矩形裂口，延長了輻射電流的有效路徑。相當于在頻率不變的情況下，進一步縮小了體積。然后在體積僅為3.2mm×1.6mm×2mm的LTCC基板內設計