一种新型多层低温共烧陶瓷三级带通滤波器的设计.PDFVIP

一种新型多层低温共烧陶瓷三级 带通滤波器的设计 墨晶岩马哲旺徐得名 摘要 本文提出了一种新型多层低温共烧陶瓷(LTCC)三级带通滤波器的结构及其设计方法。 首先利用电磁场仿真软件对各谐振器的谐振特性，谐振器与外部电路的耦合特性，以及谐 振器之间的耦合特性做详细分析，绘制出设计中需要的各种曲线。在此基础上得到三级切 比雪夫响应带通滤波器的尺寸和颓响曲线。迸一步在第1和第3级谐振器之间引入交叉耦 合，并通过改变该交叉耦合的强弱，在阻带中产生位置可调节的传输零点，从而显著地增 大传输零点附近的衰减。通过上述设计，获得了尺寸小，频率选择特性好的多层LTCC三 级带通滤波器。 1．引言 近年以移动电话为代表的无线通信得到了快速发展和普及。为了有效利用有限的频谱 资源，提高通信质量，研制高性能的射频与微波滤波器便成为一项紧迫的技术课题和市场 需求。利用低温共烧陶瓷技术(LTCC)制造的各种高频器件，包括射频与微波滤波器，由 于尺寸小、性能好、可靠性高、成本低等优点，近年来倍受关注口a。 文献【1】和【2】分别介绍了一种用于移动电话中的LTCC二级带通滤波器和带阻滤波器， 文献【3】介绍了一种双工器。本文提出了一种新型多层LTCC三级带通滤波器的结构及其 设计方法。在利用电磁场仿真软件对滤波器中的谐振器及其耦合结构做出详细分析的基础 上得到三级切比雪夫响应带通滤波器。进一步在第1和第3级谐振器之间引入交叉耦合， 在阻带中产生位置可调节的传输零点，从而显著地增大传输零点附近的衰减。通过上述设 计，获得了尺寸小，频率选择特性好的多层LTCC三级带通滤波器。 2．滤波器的设计 本文设计的多层LTCC三级带通滤波 器的指标为：中心频率矗=2．45GHz，相对 带宽FBW=5％，通带内波纹RW=O．1dB。 滤波器的分解结构如图1所示。图中斜线 标记部分为金属(银)膜，其厚度为15 微米。上下接地屏蔽金属膜之闯共有5层 Feed1ine 介质，其介电常数为27。上下接地金属膜 Patch2＆3 由前后侧面的金属屏蔽涂层相连接通。三 级滤波器包括第1和第3级L形谐振器以 及第2级T形谐振器。为了减小谐振器的 尺寸，每个谐振器的上方或下方都加载了 一块接地电容贴片。通过改变这些接地电 容贴片的尺寸，还可以调节各级谐振器的谐振频率，同时保持谐振器的外部Q值或相邻谐 振器之间的耦合系数基本不受影响。 国家自然科学基金(面上项部分资助项目 366 我们首先设计一个三级切比雪夫特性的带通滤波器。滤波器的等效电路如图2所示。由 20．63㈣。利用基于矩量法的电磁 场仿真软件Sonnet emtSI，我们首 先确定谐振频率为2．45GHz的L 形以及T形谐振器及其附加接地 电容贴片的尺寸。然后通过改变 circuitofthe filter Fig．2．Equivalent3-pole bandpass L形和T形谐振器之间的水平距 离s，来获得所需要的相邻谐振器 间的耦合系数。L形和T形谐振 器之间的介质层的厚度保持不 变。图3表示L形和T形谐振器 间的耦合系数k以及中心谐振频 率fo=√工正随谐振器间的水平 距离s的重洱E。由图3以看出，L 形和T形耦合谐振器的中心谐振 频率五较2．45GHz降低了很多。 其原因在于在耦合结构中，L形 of the kwiththe