微型ltcc2fltcf耦合谐振滤波器的分析与设计

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1、硕士论文微型LTCC／LT℃F耦合谐振滤波器的研究与设计1．绪论1．1．课题的研究背景与意义滤波器是微波射频电路和无线系统中的关键电路之一。在多路通信中，滤波器用来分开和组合不同的频段；在射频收发组件中，滤波器用来防止接收机受到工作频段外的干扰或规定大功率发射机在工作频段内辐射。而且，从超长波段到毫米波段的所有电磁波段都需要滤波器【l】。在微波技术及无线通讯的飞跃发展进程中，滤波器是一直是一个极其重要的部分。微波滤波器的现状大致可以分为以下几个方面【2】：(1)从个别应用到广泛应用在微波技术中，对滤波器研究最早的课题之-N是从微波空腔谐振器开始，这可以等价为微波滤

2、波器的一个基本单位。随着微波理论及技术的发展，人们将单腔谐振器进行组合，设计出性能更加优良的滤波器。由于微波波段应用的增多，频谱更加拥挤，而且电子对抗的应用也越来越普遍，迫使微波滤波器在应用深度和广度上都发展很快【3’41。(2)设计方法从粗糙到精确，从繁琐到简单最初设计微波滤波器，是利用场和波的方法对滤波器的结构进行仿真和分析，设计过程非常复刹51。伴随计算机软件的迅猛发展，可以对滤波器进行全波建模优化仿真的软件也接踵而至，最典型的软件有：CSTMicrowavestudio，Advanceddesignsystem，AnsoitHFSS等。这些专业的电磁场仿真

3、软件的出现使得微波器件的设计向前迈出了很大的步伐。滤波器设计已经将综合和软件的仿真优化相结合，使设计出的滤波器精度更高，调试难度更低，器件的一致性更好。(3)滤波器的型式多样化、标准化、元件化由于目前射频器件制造工艺的飞跃发展，微波滤波器也相应的从很少的种类发展到各种结构、各种类型，例如LC滤波器、微带滤波器、腔体滤波器等传统滤波器。由于微电子技术和半导体工艺的发展，一些新兴的滤波器的进展迅速，MEMS滤波器，CMOS滤波器，LTCC滤波器等微波滤波器已广泛研制。．(4)微波滤波器的设计采用各式新型材料滤波器性能的提高离不开微波材料的发展，目前微波材料的进展非常大

4、，已有很多新型材料成功用于微波滤波器中，比如超导体、等离子体、铁氧体、铁电体等【6】。(5)滤波器日益微型化，与其他微波器件集成更加密切微波滤波器是目前微波无源器件的核心之一。由于个人电子和无线通讯产品的小型l绪论硕士论文化要求更高，产品的封装技术也飞跃发展。在传统的PCB(PrintedCircuitBoard)工艺基础上又出现了所谓的多芯片组件(Multi．Chip．Module，MCM)技术和系统级封装(SystemInPackage，SIP)技术，这些新工艺可以将各种无源元件集成到芯片中去。而无源元件所占体积过大是封装技术中一大难题。近些年来发展的多层陶瓷

5、技术，包括低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo．firedCeramic，LTCC)技术和低温共烧铁氧体(LowTemperatureCo．firedFerrite，LTCF)技术，这种三维集成工艺使微波无源器件的微型化得到了大大的发展。MCM是目前各国研究的热点，其诞生至今已经有二十多年的历史，主要的技术有高密度厚膜多层布线基板及高密度多层PCB板等。而目前最具研究意义和发展潜力的是LTCC和LTCF技术1171。因此，对微型LTCC／LTCF耦合谐振滤波器的研究与设计具有十分重要的意义。1．2．LTCC关键技术及其发展方向近些年，世界各国的科研工作者

6、都在无源器件的微型化上进行了大量的研究，并取得了相当大的成就。但是无源器件的集成却一直是电子器件发展的瓶颈瞵J。无源器件是构成整机系统的主要部分，在一个系统中，无源器件与有源器件的比例甚至可以高达100：1。LTCC技术给无源器件的集成带来了希望，成为了目前无源器件集成的主流技术。LTCC技术的关键有三点：材料、设计及设备。材料的迅猛发展给LTCC技术带来了崭新的一页，除了将高介电常数的陶瓷材料用于LTCC技术外，现在的研究热点高磁导率铁氧体材料也可用于LTCC技术，即低温共烧铁氧体(LTCF)技术【9】。1．2．1．LTCC工艺流程及关键技术多层陶瓷基板技术源于

7、20世纪50年代的美国无线电公司，现在流延法生瓷片制造技术，过孔形成技术以及多层叠层技术在当时已广泛应用。之后，IBM公司在这一技术领域居高不下，该公司在80年代初商业化的计算机的电路板就是多层陶瓷基板技术的产物。因为这些多层基板是用氧化铝绝缘材料和导体材料(Mo、W、Mo．Mn)在16000C的高温下烧结而成，因而称为高温共烧陶瓷(HighTemperatureCo．firedCeramic，HTCC)，以区别后来开发的低温共烧陶瓷。从20世纪80年代的中期开始，科研人员致力于提高大型计算机的性能与速度，低温共烧陶瓷技术也得到了进一步的发展。为了提高高密度安装电

8、路板的配线