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基于低温共烧陶瓷技术的高频平衡滤波器模块的设计

作　者: 杨品香
导　师: 覃亚丽
学　校: 浙江工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 平衡滤波器 LTCC 耦合线 传输零点 巴伦
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在现代无线通信中,为了实现更好的射频电路性能,推动射频元件越来越向微型化、高频化和集成模块化的方向发展。平衡滤波器作为射频前端的重要无源器件,其设计与开发也得到长足的发展。基于低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)的平衡滤波器能够满足小型化、高频化、低成本的要求。本文利用LTCC技术对使用在蓝牙与WLAN的平衡滤波器的设计方法进行了分析。本设计项目是与深圳顺络电子有限公司合作,基于LTCC工艺,采用电路结构仿真和电磁三维仿真相结合的方法对工作于2.45GHz的平衡滤波器进行设计分析。本文具体研究内容如下:1.带通滤波器设计。在通带设计上,从低通滤波器原型出发,利用导纳J变换器得到两种带通滤波器模型,即电容耦合的带通滤波器模型和电感耦合的带通滤波器模型,本文采用的是利用电感耦合实现的带通滤波器模型。在电路结构上,利用短路耦合线架构成常用的二阶梳状带通滤波器,其耦合方式是电感耦合。对电路的具体结构,本文采用网络分析方法进行了详细分析。在阻带设计上,引入传输零点来加快阻带抑制。本文全面分析了传输零点的形成原理,利用变形谐振腔或是利用级间交叉耦合的方式获得高低阻带的传输零点。电路结构仿真与电磁三维仿真结果均符合LTCC带通滤波器的设计要求。2.巴伦电路的设计。巴伦的网络参数能够通过对称的四端网络得到,其明确的显示出巴伦与输入输出地阻抗匹配关系。巴伦的主要结构采用三线耦合加载并联电容来实现,利用科洛达准则来证明提出的电路设计能够实现一个巴伦功能。所提出的巴伦是由两种常用的滤波器结构构成,一种是梳状滤波器,另一种是叉指滤波器结构,本文也证明了提出的巴伦结构可以采用传统的滤波器设计方法来分析设计。设计的巴伦在电路与电磁仿真中,其结果符合LTCC巴伦的设计要求。3.具有传输零点的平衡滤波器设计。借用传输零点形成原理,将原本电容馈入转换层并联谐振腔馈入,本文利用此并联谐振腔在低阻带产生一个传输零点,而高阻带的零点加入时则利用变形谐振腔产生。本文设计的平衡滤波器封装尺寸为2.0×1.25×0.9 mm3,最大带内插损4.6 dB,平衡端口的幅度不平衡性为0.3dB,平衡端口的相位不平衡性为4.1°,在高低阻带具有传输零点。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 引言  11
  1.2 LTCC 技术概念与特点  11-13
  1.3 LTCC 平衡滤波器的研究背景  13-15
  1.4 项目介绍  15-16
  1.5 本文研究内容  16-19
第二章 LTCC 带通滤波器设计  19-33
  2.1 引言  19
  2.2 滤波器的分类及技术指标  19-21
  2.3 带通滤波器的设计步骤  21-32
    2.3.1 低通滤波器原型及频率阻抗变换  21-24
    2.3.2 导纳阻抗变换器  24-28
    2.3.3 谐振腔类型  28-29
    2.3.4 耦合线结构  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 巴伦电路  33-42
  3.1 引言  33
  3.2 无源元件巴仑分析  33-35
  3.3 无源巴伦设计  35-41
    3.3.1 科洛达原则  36-37
    3.3.2 三线耦合巴伦的科洛达恒等关系推导  37-40
    3.3.3 三线耦合巴伦的等效带通滤波器电路  40-41
  3.4 小结  41-42
第四章 LTCC 带通滤波器与巴伦的实现  42-57
  4.1 引言  42
  4.2 带通滤波器电路  42-43
  4.3 滤波器传输零点  43-45
  4.4 变形谐振腔  45-47
  4.5 级间交叉耦合产生传输零点  47-48
  4.6 具有传输零点的带通滤波器  48-51
  4.7 2.45GHz 三线耦合巴伦的实现  51-56
  4.8 本章小结  56-57
第五章 LTCC 平衡滤波器的实现  57-66
  5.1 引言  57-58
  5.2 具有独立传输零点的平衡滤波器设计  58-65
    5.2.1 并联LC 谐振腔引入传输零点  58-60
    5.2.2 变形半集总谐振腔引入传输零点  60-61
    5.2.3 电路仿真  61-63
    5.2.4 电磁仿真  63-65
  5.3 本章小结  65-66
第六章 总结与展望  66-68
  6.1 结论  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-74
致谢  74-75
攻读学位期间参加的科研项目和成果  75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器
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