Ka波段并聯電感銷釘LTCC濾波器

1 引言

Ka波段具有許多讓人注目的特點，如高數據傳輸率和良好的保密性，這使得它吸引了大量工程技術人員的注意。因此大量Ka波段商用和軍用的電路得以實現。但是，對低成本，結構緊湊和高性能的追求必然使新技術，新概念的應用成為必然。作為這些新技術中的一種，日益成熟的LTCC技術已經為實現具有3-D結構的電路和元件提供了可能，這當中包括帶通濾波器，巴倫，過渡與連接，模塊與子系統。雖然LTCC技術具有廣闊的前景，但是也應該注意到其自身的問題，如在介質層間和不同信號通路間的電磁隔離，有源器件的散熱，加工誤差（共燒后介質基板的收縮和不可避免的介質層偏移等）。這些因素已經嚴重影響了電路性能，同時需要設計者的特別關注。

本文應用LTCC技術設計一種性能相對穩定的并聯電感銷釘濾波器。在設計過程中，對一個或兩個并聯電感銷釘結構進行了選擇。為更進一步實現穩定的性能，對兩種微帶-SIW過渡結構進行了比較，最終選用微帶-SIW漸變過渡。

2 并聯電感銷釘濾波器設計

并聯電感銷釘濾波器采用四層DuPont D943，其相對介電常數er7.4，損耗角0.002，每層介質厚度為0.114mm（共燒后）。

濾波器初值計算采用如下公式：

(1)

(2)

(3)

(4)

其中 為濾波器相對帶寬，k為并聯電感銷釘結構的耦合系數。為簡化仿真過程，矩形金屬波導被用來模擬SIW，其等效寬度計算公式為：

(5)

耦合系數計算值與電感銷釘物理結構有如下關系：

(6)

不同的電感銷釘數對應不同的變化范圍：當銷釘數為一時，耦合系數為最大；為二時，耦合系數適中；為三時，相鄰兩個諧振腔幾乎無耦合,如圖1所示。對于電感銷釘數的選擇應考慮到k的計算值。然后通過公式（7），（8）計算出相鄰兩排電感銷釘的間距（ln）。