基于LTCC技术的可调频滤波器.pdfVIP

摘要

随着空间中使用的信号日益增多，频谱资源日益紧张，可调频通信作为主要的

扩频技术亟需进行相关研究。可调频滤波器作为可调频通信的核心器件，其性能直

接影响通信系统的通信质量。与此同时，可调频滤波器能提高军用通信系统的抗截

获与抗干扰效果，减少滤波器的使用量，促进射频前端模组小型化，因此开展可调

频滤波器相关研究意义重大。在可调频滤波器中，数控调频滤波器与开关滤波器组

功率容量大，应用广泛，但体积较大。针对数控调频滤波器与开关滤波器组体积偏

大的问题，本文基于低温共烧陶瓷（LowTemperatureCo-firedCeramic,LTCC）技

术，研究了这两种滤波器的小型化技术，并就此开展了相关设计。本文的主要工作

与创新点如下：

1.对数控调频滤波器的调频原理进行了研究，分析其工作原理，研制了一款

工作于200MHz-400MHz的数控调频滤波器。为减少分立器件的使用，促进调频滤

波器小型化，采用LTCC电容与电感的方案。对LTCC工艺的电感与电容模型进行

研究，探寻电感值与电容值和体积的关系，对电容电感进行小型化设计。根据确定

的LTCC电感值与电容值可实现范围，使用电路结构变换对滤波器初始结构中的

电感与电容进行改进调整。对MOS管与PIN管开关电容阵列研究，采用PIN构建

开关电容阵列电路，为提高滤波器功率容量，使用MOS管分压电路对控制信号进

行转换。仿真实现的LTCC数控调频滤波器尺寸为45mm×30mm×1.5mm，可实现

250个可调频点，插入损耗小于7dB。使用印刷电路版（PrintedCircuitBoard,PCB）

工艺对相应滤波器方案进行验证，同时为了进一步降低成本，采用了分层加工组装

设计，降低加工工艺难度。最终加工得到的数控调频滤波器的尺寸为

50mm×50mm×2mm，测试所得插入损耗小于10dB。

2.基于LTCC封装工艺研制了一款16通道开关滤波器组，实现了频率可调范

围为760MHz-1020MHz。首先对开关滤波器组方案进行研究，提出5个4通道数

控开关的串并联的开关控制方案。其次为了进一步提升开关滤波器组的小型化程

度，对小型化滤波器与LTCC三维封装技术进行研究，提出了一种采用小型化薄膜

体声波谐振器（FilmBulkAcousticResonator,FBAR）滤波器与多层走线的设计方

案。最后为了提高开关滤波器组的使用便利性，采用方形扁平无引脚（QuadFlat

No-leads，QFN）封装形式。实现的开关滤波器组尺寸为12mm×12mm×1.7mm，插

入损耗小于2.7dB。

关键词：LTCC，可调频滤波器，数控调频滤波器，开关滤波器组

ABSTRACT

Withtheincreasingnumberofsignalsusedinspaceandtheincreasinglytense

spectrumresources,FrequencyModulation(FM)communicationasthemainspread-

spectrumtechnologyneedstobestudiedurgently.AndtheperformanceofFMfilteras

thecoredeviceofFMcommunicationdirectlyaffectsthecommunicationqualityofthe

communicationsystem.Atthesametime,theFMfiltercanimprovetheanti-interception

andanti-interceptioneffectofthemilitarycommunicationsystem,reducetheuseoffilters,

andpromotetheminiaturizationofRadioFrequency(RF)front-endmodules.Itisofgreat

significancetocarryoutresearchonFMfilters.IntheF