3. 3. 1设计实例
要求设计一中心频率为4.4GHz,通带带宽为800M，在fo左右1000MHz处衰减>20dB，通带波纹小于0.1 dB，杂散响应频率大于8GHz。
第一步:根据指标查切比雪夫低通原型表得n=3
g0?g4?1.0
g1?g3?1.0315 g2?1.1474
第二步:确定滤波器初始结构
参照图3-5的曲线可知，当取R_ =2，半波长谐振器的第一个杂散响应频率关}=1.7 fo。也就是说如果采用R: =2的半波长锥形线谐振器，关，大概会出现在1.7X4.4=7.48GHz的位置。如图3-17，本文采用了对称的spur line结构加载在锥形线结构上来抑制关1。
图3-17 IBPF结构图由低通原型指标和设计指标可以得到:
由低通原型指标和设计指标可以得到:
Qe1?g0g1gg?5.5 Qe2?nn?1?5.5 wwk12?w?0.167 k23?g1g2w?0.167 g2g3再根据图3-13和3-12可以查到如图3-17结构BPF的物理参数(不带spur line结构)。然后对输入输出祸合线位置和谐振块间距作微调，得到如图3-18中的曲线a。
第三步:加载spur line结构后调试
按设计需求，要在8GHz实现衰减大于20db的阻带特性，根据前文提到的spur line的带阻特性，利用ADS的辅助得到一个初始原型。参考图3-17，可以看到spur line结构放置的位置是靠近谐振器中心而远离输入输入藕合电路的。这种考虑是基于以下两个原因:1谐振器的低阻抗部分场线比较稀疏，远离输入输出藕合线，形状改变对场的影响相对较小。2物理尺寸大对于实际加工提供了便利，同时也提高了仿真的有效性。
插入spur line后进行联调，得到最后的设计结构。仿真结果如图3-18中的b曲线。
图3-18S21仿真结果比较
从图中可以看出未加载spur line的锥形线BPF确实在7.5GHz附近出现了一个谐振点。加载spur line后杂散响应明显得到了抑制，满足设计要求，证实了设计方法的正确性。但是同时加载后使Q值降低了一些，这点可以通过spur line增加的辐射损耗来解释。
第四章 多层陶瓷带通滤波器
§4.0引言
带通滤波器是现在微波技术中许多设计问题的中心，利用它们可以分离或组合各种不同频率的信号。随着电子整机系统的小型化，轻型化方向的发展，这种平面祸合滤波器因面积过大已经越来越不适应现代无线移动通讯系统的要求。采用低损耗的低温共烧陶瓷(LTCC>材料与多层结构制程，可以将滤波器的布局由平面转为立体进而制作出微小的叠层式滤波，不仅降低了成本，而且大大提高了系统的集成度和可靠性。此外，LTCc因为采用均匀介质结构，相比微带线的非均匀介质结构传播模式更简单，在分析方法和应用频带上也相应更有优势，而且可以采用更大介电常数的介质材料进而大幅度减小滤波器尺寸。
多层滤波器是M. Sagawa第一次提出来的『15}。之后T.Ishizaki把LTCC技术应用于多层滤波器『17}。他当时提出的滤波器结构如图4-1所示。它由5层陶瓷基片组成，平面线层是两个均匀阻抗I谐振器a和a },藕合电容层由四个部分组成，其中b和b'输入输出祸合电容，c是加载电容，而d是用于藕合两个谐振器的。之后围绕着如何用LTCC的技术来解决小型化和提高滤波器指标的矛盾产生了大量的研究成果和文献。
本文首先简要介绍了LTCC技术的工艺和现状，然后给出了一种具有谐波抑制功能的二阶BPF结构，它能在通带两侧提供2个近似对称的零点而且尺寸相比传统设计并未明显增大。同时文中给出了详细的数学分析方法和图表分析法。之后提出了一种能提供指定频率零点的2阶BPF结构，能得到近似椭圆函数的响应，并给出了一种借助多种EDA软件来提高设计速度的设计方法。通过采用SIR技术和LTCC工艺使电路尺寸较微带平面电路得到了很大减小。最后给出了一个用于无线局域网的BPF设计实例，并结合LTCC实际生产需要提出了一种利用SIR谐振器带来的高阻带零点位置来判断基板介电常数细微变化的分析方法。
§4. 1 LTCC技术
随着电子系统的广泛使用，高密度、良好温度特性及小尺寸的新型电子系统已日益成为电子系统发展的必然趋势，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。且LTCC基板的集成密度高、RF性能好、数字响应快，成本低、生产周期快、批量大、产品生命周期短、生产灵活、自动化程度高。正因为LTCC技术具有如此众多的优点，所以它正逐渐取代传统的PCB板。因为应用LTCC集成技术的电路就是将芯片和其余无源器件集成在一个模块上，因此也被称为无源集成电路或改良专用集成电路。
LTCC技术主要的优点有:(a)在2. 4MHz-80GHz频率范围内，LTCC技术带来的信号损失远远低于多层线路板技术:(b)由于批量生产设备和工艺的引人，原材料成本降低以及在中国进行加工制造，LTCC产品的成本得以大幅度的降低;(c)由于使用嵌入元件而不是线路板上的表面贴装元件，模块尺寸减小20%-40%，系统成本更低;(d)满足无线应用RF频率范围要求的电子模块材料中，LTCC材料是最理想的材料。
低温烧结技术最早于1980年代西方发达国家开始研究，以各种玻璃.陶瓷的低温烧结为主，通过改进配方、改善工艺条件实现基板与金属布线的共烧。我国在这方面起步较晚。目前世界上能提供LTCC相关产品的有IBM, Motolora，Murata, TDK, Rockwell和Kyolera等国际公司。据报道现已有50层、16英寸、应用频率为50MHz^-5GHz的LTCC集成电路产品，另外日本富士通已研制出61层、245mm的共烧结构，而美国工BM公司已研制出66层LTCC基板的多芯片组件。
与其他封装技术比较尽管LTCC技术有不可取代的优越性，是MCM封装技术的理想基
础，但LTCC技术仍然存在收缩率控制和基板散热问题，有待进一步改吴良
(1)收缩率控制问题
LTCC基板应用于高性能系统时，金属布线间距小，烧结的微小形变都会严重影响系统的性能，而且基板的收缩对信号孔和散热孔的对准也将产生影响。因此LTCC共烧体的收缩应严格控制。Nishikawa等研究了在LTCC共烧层的顶部及底部放置干压生片作为收缩控制层，以控制层与多层之间的粘结作用及收缩率，限制LTCC多层结构在二维方向的收缩行为。这种方法能使LTCC基板二维方向尺寸收缩控制在约1%。而零收缩率的实现有待进一步研究。
(2)基板散热问题
虽然LTCC基板比传统的PCB板在散热方面已经有了很大的改进，但由于集成度高、层数多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散热仍是一个关键问题，成为影响系统工作稳定性的决定因素之一。目前解决散热的方法主要是采用热通孔。在LTCC基板上打孔，向孔中加人Ag., Cu, Au等高导热的金属材料，这样可有效改善基板在叠层方向的散热性，但层面散热仍未解决。为了使层面层的散热也得到改善，最常用的方法是在基板的背面镀以良导热性金属薄片，增大二维方向散热率。较为复杂的方法还有在LTCC基板材料中引人少量高导热率材料形成复合基板材料。但引人高导热材料易使L'TCC材料烧结温度提高，故此方法不常使用。
§4.2一种带2个衰减零点的二阶LTCC BPF
LTCC技术的多层结构不仅减小了申，路体积，同时也提供了更复杂的藕合设计，以达到更好的频选特性。如图4-3，在2000年，A. Sutono等人就提出了一种将2段感性带状线在z方向层叠实现祸合的BPF设计『18}，而这种互藕等效于在两个谐振器之间串联一个谐振块，从而可以在阻带上实现一个谐振零点来抑制镜像频率。
本节提出了一种用集中参数设计的基于LTCC工艺的BPF(集中参数原型参考文献『20』)，这种结构提供了2个衰减零点。相比文献『18』中的设计，本设计使用了同样多的元件，只是把原来在两个谐振器之间的祸合电容放置到输入输出端之间。如后面的分析所