LTCC通孔叠层式脊波导带通滤波器快速分析和设计工具的研究

发布时间：2020-06-12 19:14

【摘要】：随着无线通信技术的迅猛发展,人们对于电子器件及系统的小型化和高可靠性的需求日益增长,低温陶瓷共烧(LTCC)技术得到了广泛应用。本文主要关注的是一类典型的LTCC无源器件——LTCC通孔叠层式脊波导带通滤波器,它具有损耗低、结构紧凑、带宽宽等优点,但由于该结构的电磁特性与尺寸参数之间缺乏准确的解析关系式,其分析和设计工作目前主要依赖数值仿真,效率比较低下,为此本文就此类滤波器的快速分析和设计工具开展了研究,具体内容如下:1)对滤波器的组成部分——LTCC通孔叠层式脊波导和LTCC通孔叠层式脊波导耦合段电磁特性参数的提取方法进行研究。对于脊波导,主要研究其传输线特征参数,以及作为半波长谐振器时的谐振特性参数的提取方法;对于脊波导耦合段,主要研究其等效电路参数,以及作为倒相器时的倒相参数和附加相移参数的提取方法。这些参数提取方法被用于后续滤波器快速分析和设计工具所需数据库的创建上。2)提出一种针对LTCC通孔叠层式脊波导带通滤波器的快速分析算法,算法执行过程中所需的脊波导段和耦合段转移矩阵分别根据传输线特性参数和等效电路参数直接解析计算得到,而这些特性参数则是从事先建好的数据库中插值读取,从而保证了算法执行的高效性。所提快速分析算法的准确性和高效性根据一个窄带和一个宽带带通滤波器的分析实例得到验证。3)开发出一款针对LTCC通孔叠层式脊波导带通滤波器的快速设计工具,该工具包括初始设计和优化设计两个模块,初始设计以网络综合法为基础,所需脊波导段的半波长谐振特性参数以及耦合段的倒相参数和附加相移参数均从事先建好的数据库中插值读取,然后以这些初始设计作为初代种群,利用遗传算法并结合前述快速分析算法对滤波器设计进行多轮迭代,最终得到滤波器的优化设计。所开发的快速设计工具的有效性根据一个五阶带通滤波器的设计实例得到验证。
【图文】：

超宽带,带外,带内,滤波器

在文献［３７］中，Ｑｉａｎｇ邋Ｚｈａｎｇ和Ｊｉａｎｍｉｎｇ邋Ｚｈｏｕ等人设计了一款中心频率位于逡逑１６ＧＨｚ处，约１ＧＨｚ带宽，回波损耗在２０ｄＢ以下的窄带波导滤波器，图１－３为该逡逑滤波器的实验结果，图中蓝色实线表示模式匹配结果，红色虚线表示全波仿真结果逡逑（波导侧壁设置为实际的通孔壁）。同样地，比较图中曲线可以得出，模式匹配法逡逑３逡逑

窄带滤波器,模式匹配,全波,脊波导

虽然模式匹配法的计算效率非常高，，但它在分析滤波器时体现不理想。即使模式匹配法将许多高次模的影响因素也考虑在内，其计波仿真法或实物测试的结果相差较大。这是因为模式匹配法将通孔叠似视作全实心壁的传统金属波导，而从严格意义上说，传统金属脊波叠层式脊波导的本征模是有区别的，模式匹配法对前者的本征模计确，但对后者本征模的计算只能说是近似结果。另外，ＬＴＣＣ通孔叠上是一维周期结构，滤波器中每一段ＬＴＣＣ脊波导的周期数目必须到ＬＴＣＣ脊波导的长度必须是连续可调的，因此在滤波器设计过程脊波导的长度调节势必引起其周期的改变，进而引起本征模的变在一个固定的滤波器中，不同脊波导段的长度以及周期一般也互不脊波导段的本征模特性也会存在差异。遗憾的是，模式匹配法由于采波导近似而无法辨别ＬＴＣＣ脊波导因长度变化引起的周期变化或差
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【参考文献】