陶瓷介质L波段滤波器设计

介质滤波器是射频及微波通信领域必不可少的元件之一.陶瓷由于其介电常数高、温度稳定性好以及功率高的特性,成为介质滤波器中最常用的一种介质.因此重点研究陶瓷介质滤波器的设计.根据滤波器要求的中心频率确定陶瓷块的尺寸,通过HFSS软件进行仿真.为了使仿真的结果更能符合实际情况,边界条件根据实际介质设置,并不使用理想边界条件....     

基于SISL的介质填充双通带滤波器设计

为实现滤波器的小型化,基于介质集成悬置线(substrate integrated suspended line, SISL)结构提出了一种介质填充双通带滤波器的设计方案. 首先将高介电常数的介质块填充入SISL的空气腔中,提升SISL的等效介电常数,实现电路的小型化,高介电常数介质块可以直接被SISL固定;然后利用T型结连接两组工作在不同频段的滤波器从而使得两个通带相对独立;最后利用仿真软件进行优化,确定介质填充双通带滤波器的尺寸,并进行加工与测试. 仿真与测试结果表明,二者具有较好的一致性,两个通带频率内的回波损耗均优于15 dB,电路的核心尺寸为0.058λ_g×0.139λ_g(λ_g为SISL在第一通带中心频率处的导波波长). 此双通带滤波器具有小尺寸、自封装等优势,且所有层介质基板均采用低成本的FR4板材,降低了制造成本.     

1055MHz独块状介质滤波器的研究

讨论体积小、损耗低、稳定性高的独块状介质滤波器的研究过程。该滤波器采用切比雪夫响应的方法设计,利用相对介电常数为78的高Q值陶瓷制作。从而使滤波器获得了中心频率为1 055 MHz、插入衰耗小于3.2 dB的性能。结果表明,该滤波器满足了900~1 300 MHz频率范围军事通讯要求。     

小型射频LC低通滤波器设计

研究射频LC低通滤波器的设计，通过仿真计算研究了以螺旋电感和平板电容作为基本元件的滤波器设计制作在不同介电常数的介质基板上时性能的变化情况，结果表明采用高介电常数的介质基板时滤波器的尺寸可以减小，同时性能指标也可以获得一定的改善。     

基于一体成型介质谐振器的集成式滤波器

为了适应5G 及未来无线通信的发展,介质波导滤波器凭借损耗小、体积小、重量轻等优点,逐渐成为行业主流。然而,目前介质波导滤波器主要是通过在一体成型的高介电常数介质陶瓷结构上镀银来实现的,其实心结构导致后期的调试基本只能通过打磨表面银层来实现,这种调试方法不确定度高且不可逆。文中提出了基于一体成型介质谐振器的功能集成滤波器设计方法。设计中,将印刷电路板作为金属盖子的同时集成了额外的功能电路,成功引入了一对传输零点且实现了谐波抑制;一体成型介质谐振器结构部分镂空,便于在印刷电路板上安装调谐螺钉进行后期调试。文中设计、加工了一个集成式滤波器实例,并给出测试结果,验证了设计方法的可行性。     

高可靠性贴片式介质滤波器的设计与制作

讨论了体积小,损耗低和可靠性高的贴片式介质滤波器的研究过程.该滤波器采用切比雪夫响应法设计,利用介电常数为37的高品质因数Q值陶瓷制作.从而使滤波器获得了中心频率为1 420.5 MHz、插入衰耗小于2.5 dB的性能.结果表明,该微波器满足了1 000～1 500 MHz频率范围特殊通讯要求.     

一种新耦合结构的介质滤波器的设计与仿真

设计并研究了一种电容负载型的同轴介质滤波器,它采用新颖的耦合结构,以及高介电常数低损耗的微波陶瓷材料,大大减小了同轴介质滤波器的体积。同时用HFSS软件对其进行仿真,讨论了部分结构参数对滤波器性能的影响,最后设计出性能良好的带通滤波器,其中心频率f0=999MHz,插入损耗Li=1.489dB,3dB带宽B=17MHz,带外抑制在f0±30MHz时>20dB。     

源与负载感性交叉耦合的小型介质滤波器

为了提高滤波器的阻带衰减,研究了源与负载感性交叉耦合的小型介质滤波器。首次提出一种新概念：将源和负载看作准谐振器。以贴片电感作为源与负载之间、源与第二个谐振器之间的交叉耦合元件,两个准谐振器和两个介质谐振器可构成级联四节(CQ),一个准谐振器和两个介质谐振器可构成级联三节(CT)。分析了传输零点的位置,详细讨论了这种滤波器结构的设计方法。采用介电常数为80的介质陶瓷组装了3个两级介质滤波器,并进行测试,结果表明传输零点的个数和位置与仿真设计相符合。滤波器的体积小,均为14 mm×6.5 mm×10 mm。     

基于LTCC的双频段滤波器设计

为了实现高选择性的小型双频段滤波器,该文基于LC等效电路分析法和微波网络分析法,通过建立等效模型、进行等效电路分析及对传输模型的导纳矩阵分析,提出了一种工作在GSM/WLAN的新型低温共烧陶瓷(LTCC)双频滤波器结构。该结构采用介电常数5.9、层厚0.1 mm、型号为Ferro A6的LTCC介质基板加工,在7 mm × 7 mm × 0.5 mm的尺寸下实现了各通带两边都有传输零点的高选择性双频滤波特性。本研究丰富和发展了LTCC双频滤波器的设计方法。     

用介质柱谐振器法测量低耗介质的微波特性

由于高介电常数，低损耗角的新型材料在微波技术中广泛应用，对介质测量技术提出了更高的要求，两端面由平行导体板短路的介质柱谐振器广泛用于低损耗角介电常数介质的精密测量。本文用并矢格林函数法讨论了测量的基本原理及有关参数的计算公式，同时也给出了实际测量中模式判别方法及测量误差的分析。     

Stripe delay filters

There are considered constructions of microsized stripe delay filters, which are realized on a basis of ceramic materials with high dielectric permittivity. Delay time of non-minimal phase filters is 7–12 ns at frequencies of 1900 MHz with relative bandwidth of 3.6–3.85%. Filters dimensions are comparable with ones used in portable communication devices. Dimensions of researched three-resonator filter at frequency of 1900 MHz are 8.4×5×2mmwith material dielectric permittivity ε_r = 92, and 5-resonator filter ones are 9.2×8.6×2 mm. Filters are different from traditional delay filters. Two filters of considered ones contain odd resonator number and the third one contains four resonators and it has two cross couplings. The basis of the filters is amount of step-impedance stripe resonators pairs located close to each others whose electromagnetic coupling behavior is capacitive. There are represented the results of frequency characteristics simulation for different delay filters.     

微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系

微波介质陶瓷材料的三个主要参数相对介电常数εr、品质因数Q和谐振频率温度系数之间存在一定的关系。采用一维双原子线性振动模型,分析了微波介质陶瓷材料的εr、Q影响因素和它们之间的相互制约关系;采用Clausius-Mosotti方程,分析了谐振频率温度系数的影响因素以及它和εr之间的相互制约关系。讨论了提高高介微波介质陶瓷材料性能的途径,发现采用同电价质量较轻的离子取代,在基本不影响介电常数的情况下具有提高材料的Q·f值的可能性。     

低温共烧片式多层带通滤波器仿真优化及制备

采用AnsoftHFSS电磁场模拟仿真软件,对LTCC多层带通滤波器制备过程中的介质材料与工艺偏差进行模拟仿真,并与实际器件测试结果对比。研制的片式多层带通滤波器的偏差的允许范围是:微波介质陶瓷材料介电常数误差±2%,而品质因数由于本身较高,在一定范围内对滤波器的性能影响不大;工艺上应控制流延生瓷片厚度±1.5μm、叠层/切割误差±50μm,工艺中的分层缺陷则导致器件性能劣化,中心频率严重偏移。     

Dielectric materials, devices, and circuits

Dielectric materials are continuing to play a very important role in the microwave communication systems. These materials are key in realization of low-loss temperature-stable resonators and filters for satellite and broadcasting equipment, and in many other microwave devices. High dielectric-constant materials are critical to the miniaturization of wireless systems, both for the terminals and base-stations, as well as for handsets. In this paper, a sequential evolution of the dielectric materials applications in microwave devices will be reviewed. This includes dielectric waveguides, low-loss temperature-stable ceramic materials, dielectric resonators, and filters. The recent advances in the multilayer circuit modules, dielectric antennas, and ferroelectrics are also described     

Dual-Band Dielectric-Resonator Filters

A novel dual-band dielectric resonator constructed from a single piece of high-$K$ ceramic substrate is presented in this paper. The proposed dual-band dielectric resonator is employed to implement dual-band filters whose center frequencies and bandwidths of the first and second passbands can be controlled independently. To illustrate the concept, two dual-band filters of this type with different bandwidth and separation of two passbands are designed, fabricated, and measured. The filters are both compact in size with a great simplicity in assembly and integration. The developed dual-band dielectric-resonator filters are potentially applicable for multiband applications in future wireless communication systems.      

Harmonic-suppression LTCC filter with the step-impedance quarter-wavelength open stub

An effective method to design a low-temperature co-fired ceramic RF bandpass filter with suppression of the harmonic frequency is demonstrated in this paper. The second harmonic, which appears in the frequency band of 4.8-5.0 GHz, is very significant and should be reduced in the 2.4-GHz wireless local area network and Bluetooth application. This feature of harmonic frequency suppression is very important in a communication system to improve linearity, output power, intermodulation performance, etc. The harmonic-suppression filter can be easily obtained by adopting the characteristic of equivalent quarter-wavelength resonators. The detailed three-dimensional layout of each layer is disclosed. By analyzing the influences of the dielectric constant and layer thickness of a ceramic sheet by electromagnetic simulation, the optimal condition for the filter design can be obtained. The measured results agree well with the simulation.     

LTCC五阶LC带通滤波器的设计与关键工艺分析

低温共烧陶瓷(LTCC)技术具有内埋置无源元件、集成度高、可靠性好以及优良的高频特性等特点,成为无线通讯系统中更具影响力与竞争力的技术之一.在了解现有工艺平台的基础上,利用集总参数元件进行带通滤波器的设计,使用高频电磁场仿真软件Ansoft HFSS建立滤波器的物理模型并对其进行仿真,经LTCC工艺线加工出中心频率为1500 MHz、带宽为800 MHz的LC带通滤波器.成品经矢量网络分析仪Agilent E8358A测试,测试结果与仿真曲线吻合较好,都符合设计值的要求.最后对影响滤波器性能的一些关键工艺进行了分析,达到了将LTCC 滤波器设计与工艺实现相结合的目的.     

应用LCP基材低成本化挠性RF电子元器件与天线

液晶聚合物（LCP）是一种低成本的热塑性有机材料,因具有恒定介电常数、稳定热学与化学稳定性等优良性能,可低成本应用于RF、微波、毫米波等无线通信、电子元器件封装与挠性天线基材等领域。介绍了LCP基材在无源电阻元器件、双频滤波器与RFID天线等应用,三者的模拟仿真与实际测量结果均表现良好的一致性。     

高精度高比容独石电容器用瓷料研究及其介电常数的计算

首先利用蒙特卡罗有限元法在分析陶瓷材料内电场分布的基础上 ,对微粒混合陶瓷材料的介电常数与各成分含量及其介电常数之间的关系进行了探讨。研究表明 ,由于介质极化的原因 ,在陶瓷材料内部 ,等势线的分布将主要集中于低介电常数成分所占的区域 ,并且 ,微粒混合陶瓷材料各成分的含量及其介电常数都会对陶瓷材料内电场的分布产生重要影响 ,并使陶瓷材料的宏观介电常数发生变化。当陶瓷材料中含有与其他成分介电常数差别相当大的成分时 ,利用蒙特卡罗有限元法可获得较其他传统方法更为准确的结果系统地研究了钡钛钕系统陶瓷的介电性能。研究结果表明 ,Ba Ti O3中掺入极少量的 Nd2 O3(例如摩尔分数 x为 0 .1% )时 ,材料呈半导性 ,电阻率呈明显的 PTCR效应。Ba Ti O3中掺入少量的 Nd2 O3(x≥ 0 .2 % )时 ,材料呈绝缘性 ,且随着 Nd2 O3掺入量的增加 ,材料的平均晶粒尺寸不断减小 ,居里峰向负温方向移动 ,居里峰不断降低。Ba Ti O3中掺入少量 Nd2 O3· 2 Ti O2时 ,随着掺入量的增加 ,居里峰向负温方向移动 ,晶粒尺寸不断增大 ;Ba Ti O3中掺入较多的 Nd2 O3· 2 Ti O2 时 ,随着掺入量的增加 ,介电常数不断减小 ,介电常数的温度特性曲线的非线性程度不断减小 ,并且 ,当 Ba Ti O3与 Nd2 O3· 2 Ti O2 的摩尔比?     

Gigabit wireless: system-on-a-package technology

The system-on-a-package (SOP) concept is considered as the solution of future communication modules, where more functionality, better performance, low cost, and more integrity is needed. We demonstrate how SOP technology can address the integration platform for future communication systems, especially gigabit wireless communications. After the introduction of the SOP concept, we introduce the critical design building blocks which are required in a viable SOP technology: integrated passives, embedded RF functions, including high-performance filters and baluns, and integrated antenna technologies. Second, we review how the three-dimensional deployment of core elements, such as baluns, lumped inductors, capacitors, and resistors, as well as IF or low-pass filters, enables RF-SOP module development. We demonstrate how advanced radio architectures, including direct conversion, antenna diversity, and collaborative signal processing, are enabled using the SOP technology format. Various ceramic and organic material based multilayer packaging technologies have been used for building such integrated modules as well as circuit blocks. The critical issues and challenges for developing advanced communication platforms using the SOP approach are discussed.