HFSS基于LTCC技术的带通滤波器设计(3)
现在的滤波器市场的频率通常是在800 MHz到2 GHz的范围。这是一个大众市场，对滤波器规格要求不高而且价格很低[6]。由于在低频范围内，传统的波导的品质因数有限，因此不适合大尺寸的高品质因数谐振器。品质因数是受限于损耗、介质谐振器部分使用的填充材料。使用介电绝缘材料效果是缩短了波长,提高了品质因数，显著降低了滤波器尺寸[7]。
未来随着系统需求的发展，甚至更严格的要求滤波器谐振器的品质因数超过20000。一个域的超导滤波器的Q-factors可高达100[8]。低成本和高复用性能材料在性能和冷却上的需求仍在大规模开发，通过商业的方式将整个子系统的开发、集成在一个单一的冷却室,可以帮助提高其他组件的性能，因此减轻一些有可能增加成本的因素。在毫米波范围内，滤波器要求较低的频谱，挑战的重点是滤波器可以批量生产可重复的性能和降低成本。几个滤波器结构是适合satisfL这种需求,其中最突出的是E-plane滤波器是在80年的军事应用[9]。如果波导外壳注塑可以由温度稳定的塑性材料变成可镀金属，E-plane滤波器是合适的。
滤波器的设计，特别是部分填充更复杂的结构介质,仍主要基于网络理论。以往的耦合矩阵特定的滤波器是已知的,尺寸和实际实现耦合谐振器一致。然而，近来的场理论模拟是用来计算耦合和谐振器的尺寸以满足特定的频率。像有限元方法或有限差分法在时间和频率域越来越多的用于计算滤波器部分或全部[10]。
仿真工具是不受限制的滤波器部分,这是非常有用的。时域方法的使用,然而,并非总是一个优势虽然没有大型矩阵系统的反演这种方法所必需的。需要一个在取得最终结果之前花费大量的时间和步骤的非常高品质因数结构的时域方法[11]。一个相对简单的结构可以在高端工作站进行简单的分析，花几个小时的时间筛选、优化并呈现这些方法。在这种情况下，使用基函数方法结合的广义散射矩阵技术更适合分析和优化滤波器。最突出的是模式匹配方法。虽然这种方法局限于结构,适合常规协调系统,结构细节不适合可以通过另一个数值模拟技术和结合滤波器响应。本身结合有限元及边界法已成功应用分析和优化多种滤波器结构。最近被淘汰的耦合积分方程方法的缺点是收敛速度慢[12]。
在这种方法中字段匹配通过三角函数被引入一个未知的领域，它所描述的不连续面,基函数将一个已知的奇点、边界条件等,匹配之前和之后的不连续的函数,可以建立一个非常有效的算法来计算一个带宽内各种滤波去组件消耗的计算机时间。今天最具吸引力的设计和计算方法是滤波器和多路复用器结构[13]。
如今，全球滤波器市场针对多层无源的LTCC滤波器的研究，仍是以村田为代表的日本厂商为主[14]。IEK的调查结果可知，在2005年，村田公司的市场占有率已达到29%。而我国国内从2003年才开始引入外国的生产设备并开发烧结温度在800—900℃的产品。但我国各厂商的工艺仍然具有局限性，不能自由设计滤波器结构，因此需要严格要求结构的设计。此外，系列化介电常数的材料的研发也是我国技术的瓶颈。我国的LTCC技术开始的比较晚，又由于国外先进技术的保密机制，使得我们的LTCC技术与世界先进水平相比仍有很大差异[15]。LTCC技术可以运用到航天、国防及民用高科技等众多领域，因此对其的开发研究具有非常重要的意义，尤其是多层微波滤波器。
1.3 本文的研究内容
本文的主要结构如下：
第一章：绪论。介绍了LTCC滤波器的研究背景，之后详细说明了本文的研究指标及研究内容。