【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們對于電子器件及系統(tǒng)的小型化和高可靠性的需求日益增長,低溫陶瓷共燒(LTCC)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。本文主要關(guān)注的是一類典型的LTCC無源器件——LTCC通孔疊層式脊波導(dǎo)帶通濾波器,它具有損耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn),但由于該結(jié)構(gòu)的電磁特性與尺寸參數(shù)之間缺乏準(zhǔn)確的解析關(guān)系式,其分析和設(shè)計(jì)工作目前主要依賴數(shù)值仿真,效率比較低下,為此本文就此類濾波器的快速分析和設(shè)計(jì)工具開展了研究,具體內(nèi)容如下:1)對濾波器的組成部分——LTCC通孔疊層式脊波導(dǎo)和LTCC通孔疊層式脊波導(dǎo)耦合段電磁特性參數(shù)的提取方法進(jìn)行研究。對于脊波導(dǎo),主要研究其傳輸線特征參數(shù),以及作為半波長諧振器時(shí)的諧振特性參數(shù)的提取方法;對于脊波導(dǎo)耦合段,主要研究其等效電路參數(shù),以及作為倒相器時(shí)的倒相參數(shù)和附加相移參數(shù)的提取方法。這些參數(shù)提取方法被用于后續(xù)濾波器快速分析和設(shè)計(jì)工具所需數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建上。2)提出一種針對LTCC通孔疊層式脊波導(dǎo)帶通濾波器的快速分析算法,算法執(zhí)行過程中所需的脊波導(dǎo)段和耦合段轉(zhuǎn)移矩陣分別根據(jù)傳輸線特性參數(shù)和等效電路參數(shù)直接解析計(jì)算得到,而這些特性參數(shù)則是從事先建好的數(shù)據(jù)庫中插值讀取,從而保證了算法執(zhí)行的高效性。所提快速分析算法的準(zhǔn)確性和高效性根據(jù)一個(gè)窄帶和一個(gè)寬帶帶通濾波器的分析實(shí)例得到驗(yàn)證。3)開發(fā)出一款針對LTCC通孔疊層式脊波導(dǎo)帶通濾波器的快速設(shè)計(jì)工具,該工具包括初始設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)模塊,初始設(shè)計(jì)以網(wǎng)絡(luò)綜合法為基礎(chǔ),所需脊波導(dǎo)段的半波長諧振特性參數(shù)以及耦合段的倒相參數(shù)和附加相移參數(shù)均從事先建好的數(shù)據(jù)庫中插值讀取,然后以這些初始設(shè)計(jì)作為初代種群,利用遺傳算法并結(jié)合前述快速分析算法對濾波器設(shè)計(jì)進(jìn)行多輪迭代,最終得到濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。所開發(fā)的快速設(shè)計(jì)工具的有效性根據(jù)一個(gè)五階帶通濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例得到驗(yàn)證。
【圖文】：

在文獻(xiàn)［３７］中，Ｑｉａｎｇ邋Ｚｈａｎｇ和Ｊｉａｎｍｉｎｇ邋Ｚｈｏｕ等人設(shè)計(jì)了一款中心頻率位于逡逑１６ＧＨｚ處，約１ＧＨｚ帶寬，回波損耗在２０ｄＢ以下的窄帶波導(dǎo)濾波器，圖１－３為該逡逑濾波器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中藍(lán)色實(shí)線表示模式匹配結(jié)果，紅色虛線表示全波仿真結(jié)果逡逑（波導(dǎo)側(cè)壁設(shè)置為實(shí)際的通孔壁）。同樣地，比較圖中曲線可以得出，模式匹配法逡逑３逡逑

雖然模式匹配法的計(jì)算效率非常高，，但它在分析濾波器時(shí)體現(xiàn)不理想。即使模式匹配法將許多高次模的影響因素也考慮在內(nèi)，其計(jì)波仿真法或?qū)嵨餃y試的結(jié)果相差較大。這是因?yàn)槟Ｊ狡ヅ浞▽⑼ǹ庄B似視作全實(shí)心壁的傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)，而從嚴(yán)格意義上說，傳統(tǒng)金屬脊波疊層式脊波導(dǎo)的本征模是有區(qū)別的，模式匹配法對前者的本征模計(jì)確，但對后者本征模的計(jì)算只能說是近似結(jié)果。另外，ＬＴＣＣ通孔疊上是一維周期結(jié)構(gòu)，濾波器中每一段ＬＴＣＣ脊波導(dǎo)的周期數(shù)目必須到ＬＴＣＣ脊波導(dǎo)的長度必須是連續(xù)可調(diào)的，因此在濾波器設(shè)計(jì)過程脊波導(dǎo)的長度調(diào)節(jié)勢必引起其周期的改變，進(jìn)而引起本征模的變在一個(gè)固定的濾波器中，不同脊波導(dǎo)段的長度以及周期一般也互不脊波導(dǎo)段的本征模特性也會(huì)存在差異。遺憾的是，模式匹配法由于采波導(dǎo)近似而無法辨別ＬＴＣＣ脊波導(dǎo)因長度變化引起的周期變化或差
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN713

【參考文獻(xiàn)】

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1 逯貴禎;周灝;林金才;毛志O;;散射參數(shù)反演材料電磁參數(shù)的新方法[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

本文編號：2709978