一种基于LTCC交指滤波器的仿真与设计开题报告

 2022-03-01 19:53:12

1. 研究目的与意义

在电信领域发展的早期,滤波器在电路中扮演者很重要的角色,并随着通信技术的发展而取得不断的发展,是电子设备中不可缺少的器件。微波滤波器作为滤波器的一种,在移动通信中有着广泛的应用。 微波滤波器是一种在一定频率范围内提供信号传输而在其它频段抑制信号的频率控制器件,广泛应用于微波系统。滤波器的频率范围从分米波段到毫米波段,按结构分有集总元件、波导、同轴线、带状线、微带线滤波器等。现代微波系统正在向小型化、高指标、低成本的方向发展。作为系统重要组成部分,如何提供小型化高性能的滤波器备受关注。

随着现代材料科学与电子信息科学技术的交叉渗透,新材料和制造工艺技术的发展,ltcc等工艺,极大地带动了微带和其他类型滤波器的飞速发展,在小型化微波通信系统以及雷达系统中有广大的应用前景,全国固态化的各类滤波器,向着高性能、低成本、小型化、高频化等各方面飞快发展。

微波滤波器的小型化已经成为一个热门的研究领域,在小型化的基础上提高性能是滤波器研究的主要内容。每年在微波相关杂志上可以看到许多有关如何减小滤波器体积和优化其性能的文章。可以说在滤波小型化和性能优化这一领域还有许多问题有待进一步探索和解决。s波段微波接收前端体积有限、性能要求噪声低且具有频率预选功能,需要选择体积小、插损低、带外抑制高的带通滤波器。薄型谐振杆并无侧面调谐螺钉的带状线交指滤波器具有插损低、体积小和带外抑制高的特点,可以解决微波接收机前端预选滤波器要求小型、高q、低耗的难题。

交指滤波器由于其结构紧凑,易于制作的优点而被广泛的使用。目前大多数的交指滤波器都是在单层上制作的,单层的滤波器设计起来简单,工艺上较容易实现,它的谐振单元的长度大约为λ/4,因此整个滤波器的尺寸仍然较大,难以应用在集成化的系统之中。充分利用ltcc层结构的优势,在四层带线结构中制作谐振单元,通过层与层之间的强电容耦合,使谐振单元长度小于λ/8,从而可以大大减小整个滤波器的尺寸。ltcc技术为微波滤波器设计提供了多层的结构和多维的设计空间。这一技术在滤波器小型化方面有巨大的潜力,ltcc技术是在一种多层陶瓷共烧技术,它允许无源器件植入层中,充分利用层优势,从而实现器件集成化与小型化,提高电路的组装密度和系统的可靠性。

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2. 研究内容和预期目标

ltcc技术是一种多层陶瓷共烧技术,它允许将无源器件植入层间,而将有源器件裱贴在表面层,充分利用空间优势,实现系统的小型化、集成化。交指带通滤波器因为其紧凑的结构而广泛应用在微波频段,目前大多数可行的ltcc滤波器都是利用增强单层谐振单元间的耦合来设计的。但是在整个滤波器尺寸中,单层谐振器的尺寸仍然是对滤波器小型化的一个主要限制。本文则充分利用ltcc层结构的优势,在四层带线结构中制作谐振单元,通过层与层之间的强电容耦合,使谐振单元长度小于λ/8,从而大大减小整个滤波器的尺寸,实现器件集成化与小型化。本次将从原理上分别介绍了终端断路式和加载电容式交指滤波器,然后详细介绍本设计的流程,最后给出了设计的模型和的仿真结果。

具体包括:

(1)分析总结终端断路式与加载电容式交指滤波器;

(2)学习集成滤波器的设计流程;

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

交指型滤波器是指两组平行耦合线谐振器阵相互交叉组成的结构,这种结构具有良好的带通特性,谐振器既可用矩形杆,也可用圆杆,还可以用印刷工艺制作。终端断路式矩形杆带状线交指滤波器的结构是在两个平行接地板之间放入两个交叉的矩形平行耦合线阵,每个谐振杆都是一端断路,一端接地短路,谐振杆长约为λ/4,在tem模,杆与杆之间的耦合是通过相邻谐振元件间边缘场来完成的。

由于该结构谐振杆的长度约为λ/4,对于低频段来说,制作成的滤波器尺寸仍然较大,难以满足要求,所以本文将采用了另一种模型加载电容的交指滤波器的结构,即在各谐振杆端都加有电容。由于强耦合电容的引入,在相同的尺寸下,谐振杆的谐振频率会降低,换句话说,对于特定的频率,相当于减小了谐振杆长度,从而缩小了滤波器的体积。

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4. 参考文献

[1]缪建红,徐琰,汪霆雷.一种小型带状线交指滤波器的设计方法[j].制导与引信, 2012,33(2):48-51.

[2]陈凯,宋长宝,杨景曙.基于交指结构的可调带通滤波器的设计[j].微电子学,2012, 42(3):327-335.

[3]甘本袯,吴万春.现代滤波器的结构与设计[m].北京:科学出版社, 1973.

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5. 计划与进度安排

(1)2022.2.20-2022.2.26 图书馆查阅资料;

(2)2022.2.27-2022.3.5 网上查阅资料;

(3)2022.3.6-2022.3.12 完成开题报告;

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