一种5G通信用LTCC带通滤波器的设计与实现

发布时间：2021-07-07 21:48

　　基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术,使用HFSS三维电磁场软件设计仿真了一种5G通信用LTCC带通滤波器。该带通滤波器使用电感耦合和电容耦合双耦合原理,采用半集总结构设计,经过设计仿真优化,结合LTCC产线制程工艺,制备完成了一款小型化5G通信用滤波器。测试仿真结果对比:实际测试结果和仿真设计结果接近,滤波器中心频率为3.5 GHz。该滤波器适用于5G通信领域终端设备。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

4阶带通滤波器等效电路图

本设计的带通滤波器采用半集总结构形式,此形式包含4阶电感电容谐振器、耦合电容以及耦合电感等结构。该款带通滤波器的电感电容均内埋于陶瓷材料中,内部集成电感采用带状线形式,其具备高品质因数和耦合系数可调的特点。电容结构形式采用MIM(Mental Insulator Mental)集成结构形式,其有效提高了电容电极板集成度。谐振器的电感、电容两端接地。耦合电容C23位于电容C2和C3之间,此耦合系数用于调节通带外的传输零点频点位置,电感耦合分别位于L1和L2之间、L3和L4之间,采用带状线绕制而成,用于磁场耦合连接L1C1、L2C2、L3C3、L4C4谐振器单元,其谐振系数用于调节通带带宽和回波损耗性能。电容C3和C4,电感L3和L4,两端分别接地,依据设计的不断调整优化,其电感耦合使用的带状线三维模型结构如图2所示。电容耦合和电感耦合对带内带宽以及带外抑制影响较大,其耦合系数较大和较小均会对性能产生很大影响,公式(1)-(4)为耦合系数的计算公式:

式中:Li为谐振器电感;Ci为谐振器电容;Cri为耦合电容系数;Mij为耦合电感系数;w为带状线的宽度;d为两个相邻带状线之间的距离;b为带状线与地面之间的距离;l为带状线的长度;ε为均匀介质的介电常数;μ为均匀介质的磁导率;f1与f2为两个本征频率。平板的面积以及上下平板之间的距离会影响电容值的变化,面积越大,层间间距越小,电容值越大。在三维建模仿真软件中的电容部分模型的三维结构如图3所示。为了降低等效串联电阻和寄生电感对性能的影响,通孔孔径在100～120 μm时为最佳,同时采用机械冲孔方式加工,以便降低带内的插入损耗。带状线的位置精度会影响电感耦合系数大小,因此对生瓷带的加工控制较为严格,整体结构采用无封端结构形式,其所有信号将在底部进行输入输出和接地,免封端形式的带通滤波器整体结构如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]双传输零点LTCC带通滤波器的设计与制作[J]. 陆达富,李元勋,刘颖力,陈锡丹,聂海.  电子元件与材料. 2009(03)



本文编号：3270430