下面我们给出分别使用前后三种谐振结构组成的一个中心频率在2. 5GHz的BPF的
S11和S21曲线图(图4-13 )，仿真工具为ADS2002。由图可知，结构b较a在低阻带增加了2
个零点，同时高阻带衰减也更加陡峭，代价是通带插损变大，3倍中心频率附近出现了一个镜像通带。这种传输特性有点类似椭圆函数型BPF，同样是通过在可以允许的范围内牺牲通带指标来换取阻带指标的提高。结构c比较结构b在通带和低阻带基本不变，但是在高阻带将原来在3倍谐振频率附近的镜像频率推远到5倍中心频率附近，这是因为我们采用了阻抗比RZ = 4的SIR结构，参考图3-5可以看到，和理论预测吻合的很好。但是相应的，高阻带的衰减也变平缓了。另外一方面，SIR结构对减小电路尺寸方面有帮助，在后面我们将具体讨论。
4.3.2设计实例
下面给出一个使用上面提供的方法设计，采用LTCC工艺实现的用于无线局域网的BPF (f, =2.45GHz)，要求在低阻带的1.6GHz和2.1 GHz各产生一个零点。采用图4-13(c)的结构，可以在低阻带对镜像频率和来自PCS, GSM的干扰信号实现高抑制。
根据设计要求，由上面提到的设计方法和公式并借助ADS进行微调可以得到图4-13(c)中的元件值分别为:C1=CZ=1.2 pF,C12=0.7 pF,CZ1=3 pF, CZ2 -5 pF ,两段SIR传输线的低阻端Zo =13 52，高阻端Z。二5252 , RZ =0.25，电长度为63度(高低阻抗各31.5度)。 在得到电路原型参数后，基于LTCC的多层结构，电路原型中的电容可以通过多层平板电容实现，而SIR传输线结构也可以直接采用带状线实现。在这里我们采用了IMST提供的
MultiLib插件『35J，在ADS2003C中实现了上述集中参数元件到LTCC物理结构的参数的变换。从而得到了该BPF初步的物理实现(如图4-14)。为了提高电路Q值，同时也为了减少寄生参数，在实现电容结构的时候采用了较薄的基片，而传输线部分则使用了较厚的基片。本文采用了HFSS9.0对初步设计进行了优化，通过改变多层电容器的位置和平板的结构，并且微调桥接线得到了较为满意的结果。最终的设计尺寸为4X4X2mm3。图4-15是仿真所得S,、和S2。曲线图。
在上面进行的电路仿真中，基板的介电常数都是预先设定好的。但是在实际电路制造过程中，LTCC工艺不可避免的存在介电常数改变的问题。本文发现，随着SIR结构的引入将会在高阻端产生一个显著的衰减零点，而这个零点的位置对基板介电常数的改变很敏感，如图4-16可以看出:当基片介电常数从9.6变化到9.2(变化率4.2 } )，高阻带首个零点的偏移了近200MHz。证明了第一镜像频率和介电常数的高相关性。
第五章结束语
近年来，随着移动通信与个人通信业务的飞速发展，未来的滤波器需要从现在通信系统的工作频率向更短波长，主要是毫米波段转变，以避免在低频段的拥挤，另外，在低频段也缺少足够的带宽，而在毫米波及更高频段上系统可以获得更大的带宽，系统性能也将得到提高。
现在的滤波器市场主要是800MHz到2GHz范围内的个人通信系统((PCs)所占据。PCs对高性能和低成本的滤波器有很大需求。相应的在射频技术领域内，处于领先地位的主流制造商们正在争相利用新的半导体技术和无源器件制造技术在提高器件性能和集成度的同时，尽可能的降低成本、减少器件尺寸和降低功耗。射频技术正不可避免的向芯片射频系统((SOC)发展。这对传统的封装技术及工程提出了挑战。在众多的封装技术中，多芯片微组装技术(MCM)凭其高电流密度、高可靠性及优良的电性能和传输特性成为研究的主体。目前的MCM封装技术一般对各层进行延续性加工，即印刷、烘干、烧结完一层后再对下一层进行印刷、烘干和烧结。这种工艺成本高，生产效率低，工艺复杂，难度大。而以LTCC技术为基础的MCM封装则可以将各层分别设计、一体烧结，从而可提高生产效率和成品率，降低成本。
另外一方面微波系统的设计也越来越复杂，对电路的指标要求越来越高，电路的功能越来越多，电路的尺寸要求越做越小，而设计周期却越来越短。如何有效利用微波EDA软件工具行微波元器件与微波系统的设计己经成为微波电路设计的一个重要研究方向。 在上述射频电路发展的大趋势下，无线通信中带通滤波器的类型和设计方法领域也出现了许多新的研究方向和成果。本论文就是在相应的背景下对无线通信中带通滤波器的小型化和性能优化设计进行了一系列研究。首先基于模板变换的思想，借助新型EDA软件的辅助功能提出了一种设计祸合型带状线带通滤波器的设计方法。之后利用阶跃阻抗传输线(SIR)和LTCC的多层结构设计了几种结构新颖，性能优良的滤波器。由于时间较紧，作者水平和精力有限，对相关课题的研究还有许多问题和想法需要进一步解决。
21世纪是个人通信的世纪，而无线通信在其中又占据着一个极其新锐和重要的地位，滤波器作为无线通信系统中十分关键的一类器件无疑也有非常广阔的应用前景。研制出体积更小、性能更佳的滤波器有重要的研究价值同时也有深厚的市场意义。本文只是在这个领域内做了一些初步的尝试和努力，未来的学习和工作将会更加复杂也更有意义。
参考文献
1 清华大学《微带电路》编写组.微带电路.北京:人民邮电出版社，1979
2 Rhea R. HF Filter Design and Computer Simulation. Atlanta: Noble Publishing, 1994 3 Edward G .Cristal and Sidney Frankel. \Half-Wave Paralled一Coupled一Line filters”:IEEE Trans, MTT一20， No 11、Nov. 1972: p 719-728 4 林为干，《微波网络》，国防工业出版社、1973
5 林祀楠，张雅绮，吴志荣.非等长微带SIR平行藕合BPF的设计.北京:微波学报， 2002,18(1):46-51
6 Makimoto M.et al. Band-pass filters using parallel coupled stripline stepped impedance resonators [J].USA: IEEE Trans. 1980, 28(12): 1413一1416
7 李明洋，郭陈江。微带抽头线发夹型滤波器设计.电子工程师Vo1.29. No. 9, 2003 8 M.Makimoto S.Yamashita.无线通信中的微带谐振器与滤波器.北京:国防工业出版社，2002 9 A.Griol, J.Marti and L.Sempere:`icrostrip multistage coupled ring bandpass filters using sere-line filters for harmonic suppression' USA: ELECTRONICS LETTERS 26' April 2001 Vol 37
10 BATES.R.N:'Design of microstrip sere-line band-stop filters', IEEE Microwaves,Optics and Acoustic, 1977,Paper T90M
11 OKOSHL.TUEHARA.Y, and TAKEUCHI.T:'The segmentation method- an approach to the analysis of microwave planar ciruits',IEEE Trans, 1976,MTT-24,pp,662-668 12 Cam Nguyen: 'Design and Performance of Novel Printed-Circuit Spurline Bandpass Filters':IEEE Microwave and Guided wave letters.vol.2.N011.1992
13 E.GCristal:'Band-pass spurline resonators': IEEE Trans Microwave Theroy Tech.vol MIT. 14,pp,296-297,June 1966
14 C.Nguyen and K.Chang,'On the analysis and design of spurline bandstop filters'JEEE Trans,Microwave Theory Tech,vol,MIT.33, pp 1416-1421, Dec 1985
15 M.Sagawa:' A very small dielectric planar filter for portable telephones';IEEE Transactions on Microwave theory and Technical.vo1.42 no 11 .NOV 1994
16 J. W. Sheen, \ Tech, vol. 47, pp. 1883-1890, Sept. 1999.
17 T. Ishizaki, H. Miyake, T. Yamada, H. Kagata, H. Kushitani, and K.Ogawa, \ practical model of very small and low insertion loss laminated duplexer using LTCC suitable for W-CDMA portable telephones,\ 2000, pp. 187-190
18 .A. Sutono, J. Laskar, and W. R. Smith, \
Bluetooth image reject filter,\ MA, 2000, pp. 339-342.
19 1. Awai, A. C. Kundu, and T. Yamashita, \
explanation of attenuation poles of a dual-mode dielectric-resonator bandpass filter,\ IEEE Trans Microwave Theory Tech, vol. 46, pp. 2159-2163, Dec. 1998.
20 G. L. Matthaei, L. Young, and E. M. T. Jones, Microwave Filters Impedance Matching
Networks and Coupling Structures. New York: McGraw-Hill, 1980, pp. 355-410.