LTCC多層濾波器的工藝買現(xiàn) - LTCC帶通濾波器研制與實現(xiàn)

　　濾波器介質層材料用ULF140微波介質陶瓷，相對介電常數εr=13.4，品質因數Q>2 100，頻率溫度系數τF≈0，內外電極材料用銀電極。器件多層結構設計用微帶線構成兩級諧振器，耦合電容層C12輸入/輸出電容與耦合電容在同一層。材料介電常數每變化2.5%，中心頻率將移動32~42 MHz。由于層間的耦合電容與負載電容隨介電常數的增大而增大，器件的中心頻率將隨介電常數的增大而降低，中心頻率向低頻移動，因此，在設計濾波器時必須在性能上留有余量。本文利用HFSS對濾波器結構進行了仿真，圖3為一種設計中廣泛采用的帶狀線結構濾波器，由3個圖案層組成。同時，從圖中可知，這是一個兩級諧振濾波器，且兩個諧振單元的結構是一樣的，它們之間通過電磁耦合來連接。由于多層陶瓷微波濾波器使用的是非鐵磁性介質，因此級間耦合主要靠電容耦合來實現(xiàn)，所以在討論耦合情況時，只考慮電容耦合。經過實驗和分析，該濾波器諧振單元的電感L由導體N的自電感LN提供，諧振單元的諧振電容由導體N的自電容CN和導體N與導體R以及導體N與導體S之間的耦合電容CR，CS提供。諧振單元之間的耦合電容由兩諧振單元中對應的N-N，R-R，S-S之間各自耦合電容的總和組成。這樣，通過求解所有導體形成的電容電感矩陣，得到各參數的具體數值，進而通過對此等效電路進行電路分析得到該濾波器的響應。LTCC片式濾波器的加工生產須經過流延、打孔、通孔填充、印刷電極、疊層和等靜壓、切片、共燒工藝過程。能否控制好工藝精度是生產合格器件的保證。實際生產出來的LTCC片式濾波器，尺寸為3.75 mm×1.38 mmX 0.97mm。仿真的電性能參數和實際生產出來的樣品電性能參數如表1所示。樣品測試所用儀器為Agilent E8363B矢量網絡分析儀。

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　　從表1可以看出，仿真值與實際值接近，但是存在一定的差異。導致器件性能變差的因素很多，如流延出來的介質基片厚度不一致。印刷疊層和熱壓造成的錯位，切片時的偏差和器件變形及共燒時的收縮不均勻等。解決這些問題除了提高工藝水平外，前期的優(yōu)良設計也是解決的途徑之一。如在設計中盡量避免耦合間距過小，層數過多等，同時應多采用簡潔的電路結構，減少不必要的工藝過程。

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　　3 結語

　　設計了一種中心頻率為2.45 GHz。具有3個傳輸零點的LTCC二階電感性耦合帶通濾波器。利用一套合成該濾波器的分析方法給出了電路元件的各個數值，用電路與電磁仿真軟件合成出具有良好性能的濾波器?；贚TCC技術的多層濾波器與傳統(tǒng)的分離器件相比，具有體積小，重量輕，性能好等許多優(yōu)點。本文所給出的濾波器性能表現(xiàn)良好，只要能預先設定好兩個反射零點與兩個匹配品質因子，就能有效地合成出各個器件的數值，設計具有一定的靈活性，可以根據不同的濾波器規(guī)格設定不同的參數，在無線系統(tǒng)中有很好的實用價值。