附加传输零点的层叠式LTCC带通滤波器设计
军、民通信的日益发展，特别是移动通信市场迅速扩张，对微波元器件集成度、高性能、小型化的要求不断提高。为了减小微波器件的体积，适应通信系统的小型化、易集成、性能好、可靠性高、设计灵活等要求，LTCC层叠式微波器件如滤波器、双工器和天线模块等研究开发日趋活跃，并在GPRS、CDMA、网络无线接入、卫星定位系统等航空航天领域具有非常广阔的应用前景。
在众多的微波介质板材之中，LTCC具有较多优势。LTCC采用叠层工艺，用低电阻率的金、银、钯银、铜等金属作导电介质，能够充分利用三维空间，在基板内多层埋置各类无源器件以及有源器件，集成度高、尺寸小、射频性能优良。结合LTCC工艺，国外目前已经有众多文献涉及LTCC滤波器器的设计，并利用Hfss仿真，仿真结果和实测结果有很好的吻合。
在此结合LTCC设计工艺，利用Ansoft Designer和Ansoft Hfss软件协同设计LTCC层叠式带通滤波器。滤波器采用集总元件设计(电容C和电感L)而成，通过Hfss进行仿真验证，最终仿真结果显示滤波器实现相对带宽40％，通带插入损耗小于2 dB，回波损耗大于20 dB，通过引入带外传输零点使带外抑制特性有了显著提高。
1 滤波器设计原理
本文LTCC滤波器的电路设计采用切比雪夫函数逼近，其低通衰减函数为：
式中：Tn(ω')是n阶第一类切比雪夫多项式，即：
设在阻带频率ωs'上，阻带衰减为LAS，则有：
图1给出LTCC滤波器设计等效原理图，电路结构主要由两个串联谐振电路和一个并联谐振电路组成。各电感元件大小：L1=L2=10 nH，L3=2．73 nH，L4=170 nH；各电容值大小为：C1=C2=1．69 pF，C3=6．18 pF，C4=0．36 pF。当串联谐振电路和并联谐振电路协调在同一谐振频率时，信号频率为谐振频率时，串联谐振电路呈短路状态，并联谐振电路呈开路状态。在此基础上，通过加载电感L4引入耦合，在阻带低端产生一个传输零点；进一步通过加载电容C4引入耦合，从而在阻带高端产生一个传输零点。图2为等效原理图仿真得到的S11,S21参数特性曲线。
根据图1所示等效电路，下文利用Designer设计LTCC层叠式带通滤波器立体模型，并将模型导入Hf-ss进行微调和优化，最终通过三维仿真验证，保证设计模型的精确性。
2 协同设计流程
Ansoft结合业界最新的仿真技术，利用软件Desiger和Hfss为LTCC微波元器件设计提供了一体化的协同设计流程。图3给出LTCC设计流程。
由图3可知，Designer完成的设计步骤有系统结构设计、LTCC电路设计、物理拓扑结构设计共三个步骤，实现对LTCC电路结构和物理结构的设计；Hfss完成的设计步骤有3D协调和优化、3D仿真验证，其主要作用是利用Hfss软件仿真精确性好的优点，对LTCC设计模型进行三维仿真验证，保证模型仿真结果的准确性。根据图1所示LTCC滤波器等效电路图，设计LTCC电路图，其LTCC电路结构见图4。
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