一種新型縫耦合多層陶瓷帶通濾波器的設(shè)計(jì)

?1 前言
　　近年來，隨著低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)的迅猛發(fā)展，多層陶瓷濾波器因其小型化、高性能和低成本引起人們極大的興趣。其中，TEM模帶狀線和微帶線交指型多層陶瓷帶通濾波器已被廣泛而深入的討論。在所示報(bào)道濾波器結(jié)構(gòu)中，帶狀線諧振器位于同一層上，諧振器之間通過寬邊耦合形成交指帶通濾波器，濾波器具有良好的阻帶性能。為了進(jìn)一步縮小濾波器在PCB板上占位面積，本論文中引入了一種新型縫耦合結(jié)構(gòu)的帶通濾波器。在這種結(jié)構(gòu)濾波器中，帶狀線型諧振器位于不同的介質(zhì)層，即每一層上僅僅只有一個(gè)諧振器，因此每一層在PCB板上的占位面積大大縮小。然而，由于陶瓷層厚度很?。?.02mm），相鄰帶狀線諧振器之間通過寬邊相互耦合，耦合強(qiáng)度較大。為了調(diào)整相鄰層之間諧振器耦合強(qiáng)弱，引入了與地相連的耦合縫，通過調(diào)節(jié)耦合縫的寬度來滿足相鄰層諧振器之間耦合所需的耦合量，從而滿足濾波器所需要的性能。
　　2 濾波器結(jié)構(gòu)
　　三級縫耦合帶狀線帶通濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。該濾波器由六層微波陶瓷介質(zhì)組成，每層陶瓷介質(zhì)的厚度為0.02mm，陶瓷外表面以及陶瓷層之間采用金屬銀層涂覆（在圖1中，深色部分代表金屬銀層），金屬涂覆層的厚度為0.01mm。陶瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr為58，無載品質(zhì)因數(shù)Qu為7000，諧振頻率溫度系數(shù)τf為-8ppm/℃。λ/4波長帶狀線諧振器位于不同的陶瓷層形成交指結(jié)構(gòu)，濾波器與外電路之間通過抽頭結(jié)構(gòu)耦合輸入輸出。圖2顯示了濾波器的耦合結(jié)構(gòu)，其中圖2（a）為與外電路耦合輸入輸出的抽頭，圖2（b）為諧振器級間耦合的耦合縫。
　　
　　圖1 縫耦合三級多層陶瓷濾波器結(jié)構(gòu)
　　
　　圖2 多層陶瓷濾波器耦合結(jié)構(gòu)示意圖：
　　（a）級間耦合縫；（b）輸入輸出耦合抽頭
　　3 理論分析
　　中縫耦合帶狀線示意圖如圖3所示，導(dǎo)體帶位于金屬矩形腔中。計(jì)算縫耦合矩形帶狀線的奇偶模阻抗需要考慮左右兩側(cè)金屬板對邊緣電容的影響。當(dāng)參數(shù)g足夠大時(shí)，可忽略左右兩側(cè)金屬板對邊緣電容的影響。當(dāng)參數(shù)g較小時(shí)，奇偶模阻抗計(jì)算需要考慮參數(shù)g的影響。