基于三维集成微型高抑制带通滤波器的研究与设计
本文选题:带通滤波器 + 高抑制 ; 参考:《南京理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着无线通信行业和国防尖端系统的飞速发展,对射频器件尤其是滤波器的要求日渐严苛,滤波器的高抑制和小型化是目前设计中存在的两大挑战。基于LTCC技术的三维集成结构可以有效地减小器件尺寸,且在电路设计上有更大的灵活性,使其成为当前业内研究的一大热点。本文以高抑制带通滤波器作为核心研究内容,对基于LTCC技术的带通滤波器的设计理论进行了探索和研究,并借助电磁仿真软件ADS和HFSS对滤波器的设计作了深入的分析与创新,最后结合实际的工程需求,给出了三款应用于国防通信系统的高性能带通滤波器的实现方法,测试曲线与仿真曲线吻合度较高,验证了设计理论的准确性。本文的主要设计工作如下:半集总参数带通滤波器的基本谐振单元为传统的电感、电容结构,而级间采用了空间耦合,在一定程度上解决了器件工作在低频段时体积较大的难题。本文在对单个谐振级研究的基础上,结合滤波器的设计理论,给出了半集总带通滤波器的电路拓扑和三维结构,成功研制了一款170MHz带通滤波器。在此基础上,搭建了两种级联带通滤波器的三维模型并分析了其优缺点,级联后带通滤波器的阻带抑制度大大提高。分布参数带通滤波器以传统的三层带状线作为谐振单元,从介绍带状线谐振器的基本理论出发,阐述了其数学模型和结构特点,借助ADS和HFSS设计了一款六级带通滤波器,并利用传输零点产生原理成功地在高低阻带各引入两个零点。该滤波器结构简单、性能优异,在阻带抑制和小型化等方面有明显优势。本文设计的三款基于三维集成的带通滤波器性能优异,集成度好,成品率高,完全满足应用需求,目前均已批量生产并应用。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication industry and national defense cutting-edge systems, the requirements of RF devices, especially filters, are increasingly stringent. The high suppression and miniaturization of filters are two major challenges in the design. The 3D integrated structure based on LTCC technology can effectively reduce the device size and has more flexibility in circuit design, which makes it a hot spot in the field of current research. In this paper, the design theory of bandpass filter based on LTCC technology is explored and studied, and the design of the filter is deeply analyzed and innovated with the aid of electromagnetic simulation software ADS and HFSS. Finally, according to the actual engineering requirements, the realization methods of three high performance bandpass filters used in national defense communication system are presented. The test curve is in good agreement with the simulation curve, and the accuracy of the design theory is verified. The main design work of this paper is as follows: the basic resonant unit of the half-lumped parameter band-pass filter is the traditional inductance and capacitance structure, and the spatial coupling is used among the stages. To some extent, it solves the problem of large volume when the device works in low frequency band. Based on the research of single resonant level and the design theory of filter, the circuit topology and 3D structure of half-lumped band-pass filter are given in this paper, and a 170MHz band-pass filter is developed successfully. On this basis, the 3D models of two cascaded band-pass filters are built and their advantages and disadvantages are analyzed. The stopband suppression degree of the cascaded band-pass filters is greatly improved. The distributed parameter band-pass filter takes the traditional three-layer band line as the resonant unit. Based on the introduction of the basic theory of the strip line resonator, the mathematical model and structural characteristics of the band-pass filter are described. A six-stage band-pass filter is designed with the help of ADS and HFSS. Using the principle of transmission zero generation, two zeros are successfully introduced in each high and low stopband. The filter has simple structure, excellent performance and obvious advantages in stopband suppression and miniaturization. The three bandpass filters based on 3D integration have excellent performance, good integration, high yield, and meet the requirements of application. All of them have been produced and applied in batches at present.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN713.5
【共引文献】
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,本文编号:1783317
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