基于微波介质陶瓷的X波段平面滤波器的研究

发布时间：2020-08-11 22:26

【摘要】：超宽带(UWB)技术被人们普遍地应用于军用和民用领域。平面滤波器具有小的体积、快的生产周期、价格便宜、容易与板级电路集成等优点,被广泛应用在通信领域的系统设备中。然而,随着信息技术快速发展,平面滤波器必须适应更加苛刻的使用环境。在UWB技术中,现在人们希望平面滤波器不仅体积小、容易集成,而且还需小的插入损耗。传统的微带、带状线类型的平面滤波器因为结构所限,已无法满足上述要求。本论文以平面滤波器小型化和高性能为目标,基于滤波器基板材料和结构两方面,对平面滤波器的设计展开研究,旨在实现一种小型化、高性能、易于集成的平面滤波器。在滤波器基板材料研究方面,利用固相研究法,对B_2T_9(Ba_2Ti_9O_(20))微波介质陶瓷的介电性能和烧结特性展开了研究。首先在课题组研究成果基础上,确定了B_2T_9介电材料的主配方。然后用BBSZ(Bi-B-Si-Zn)玻璃、Al_2O_3纳米粉、LBSA(Li-B-Si-Al)玻璃作为助烧剂,分别对B_2T_9微波介电陶瓷烧结特性、介电性能、微观形貌进行了研究。研究表明:1)掺杂BBSZ玻璃的样品拥有最大的介电常数和最小的Q*f值。掺杂Al_2O_3纳米粉的陶瓷的样品,介电常数和Q*f值都比较适中。掺杂LBSA玻璃的样品介电常数最小,但Q*f值最大;2)烧结后的陶瓷样品颗粒尺寸越均匀,空洞越少,介电性能越优异。在滤波器结构方面,首先使用B_2T_9微波介电陶瓷为基板,设计了一款基于B_2T_9微波介质陶瓷的11阶超宽带悬置带线滤波器,体积为23.34 mm*10.65 mm*10 mm,测试结果跟仿真有一定的差距,最终测试带宽为5.38~13.27 GHz,验证了仿真软件设计滤波器的可行性和便捷性。然后,选用相同的罗杰斯4003介质基板,分别制作了9节的微带和悬置带线两种平面结构滤波器,滤波器的设计通带为8.55-11.7GHz,微带和悬置带线滤波器大小分别为10.92 mm*16.04 mm*10 mm和41.62mm*10.65 mm*14 mm。通过以上三个实物和测试结果的对比表明:1)使用B_2T_9微波介电陶瓷基板可有效的减小悬置带线滤波器的体积;2)微带滤波器具有较小的体积,但容易发生频偏现象;3)悬置带线滤波器体积较大,但带内插损和带外抑制均优于微带滤波器。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713

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