低温共烧陶瓷(LTCC)技术的出现,为无源电路的集成提供了一种途径,它是将陶瓷材料和金属图形在900℃温度下烧结,所以具有高可靠性和高温度稳定性,由于内部结构采用三维立体集成及多层折叠,从而使体积大幅度减小[6-8]。基于它的许多优点,LTCC技术被看做是未来封装工艺的发展趋势。在本课题中,基于LTCC技术设计的滤波器较之其他工艺具有体积小、成本低、可靠性高等优点,在VHF频段具有很大的实用价值和研究意义。

1.2. 国内外研究现状[9-15]

1.2.1.VHF滤波器研究现状

1.2.2. 毫米波滤波器研究现状

1.3. LTCC技术简介

1.3.1. LTCC技术

低温共烧陶瓷(LTCC,Low Temperature Co-fired Ceramic)技术是MCM-C中一种多层布线的陶瓷基板技术,其开发目的就是为了实现军工电子产品设备的小型化[16-20]。通过使用某种厚膜材料,并根据之前准备好的设计,将基板、电子器件等在一定温度下进行一次性烧结,这样得到的电子封装具有较高的集成度和较好的性能。LTCC技术可以将各种无源器件置于模块内部,并与内部介质互联,而在模块的外表面可安装IC芯片及表贴有源元件,从而得到无源器件和有源器件高度集成化的模块,具有良好的高频性能文献综述。随着电子设备在卫星通信、航天领域、单兵作战系统中的广泛应用,电路的高集成度、多功能化、高稳定性对整机来说显得越来越重要,而LTCC技术因其集成度较高、性能较稳定、生产成本较低等特点受到了广泛的关注,图1.3.1为LTCC无源有源模块电路图。

LTCC无源有源集成模块图

图1.3.1 LTCC无源有源集成模块图

1.4. 本文的主要内容及安排

本文主要是基于LTCC工艺分别对VHF频段的带通滤波器进行研究与设计。依据现有的理论,并且在结构上加以改善,最终仿真设计并实现了这两个频段的带通滤波器。对这于未来VHF频段系统向小型化、高性能和低成本方向的发展,具有重要的参考意义和实用价值。

本文的主要内容安排如下:

第一章:作为绪论,分析了VHF滤波器、毫米波滤波器的研究背景和研究现状,简要介绍了LTCC技术,并对本文的内容结构做了简要介绍。

第二章:分析了滤波器的基本设计理论,介绍了滤波器的分类和一些技术参数、低通原型中的巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器;最后又分析了频率变换以及耦合谐振带通滤波器包括J/K变换器、滤波器微波实现、耦合系数理论和阻带零点的产生原理等。本章主要为滤波器的理论知识,为后面两个章节我们将要设计的VHF频段滤波器提供了理论基础。

第三章:主要分析了基于LTCC技术在VHF频段带通滤波器的研究与设计。本章是该论文的重点章节之一,首先对多种无源器件主要包括电感和电容如何在LTCC技术中内埋置实现做了简要的分析,然后基于LTCC技术,采用新型的半集总半分布式结构,设计并实现了几种VHF频段的带通滤波器,涉及的频率有244MHz、105MHz和70MHz。远远满足设计指标要求。

第四章:总结与展望,介绍了本论文的主要设计内容、设计成果以及论文设计的创新点。源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

2. 滤波器设计理论

2.1. 引言

滤波器作为射频与微波电路中一种非常重要的元件,它可以阻止信号中不需要的频率,从而使需要的频率通过[21][22]。滤波器在电信发展的早期就已经开始起着非常重要的作用,而随着通信系统的发展,对滤波器的性能要求也越来越高。现在小型化、高性能、低成本的产品已经成为未来通信产品发展的主流,如何实现这样的滤波器是我们待解决的一大难题,也是我们未来研究的重点[23-25]。

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