1前语
近年来，跟着低温共烧陶瓷（LTCC）技能的迅猛发展，多层陶瓷滤波器因其小型化、高功能和低成本引起人们极大的爱好。其间，TEM模带状线和微带线交指型多层陶瓷带通滤波器已被广泛而深化的评论。在所示报导滤波器结构中，带状线谐振器坐落同一层上，谐振器之间经过宽边耦合形成交指带通滤波器，滤波器具有杰出的阻带功能。为了进一步缩小滤波器在PCB板上占位面积，本论文中引入了一种新式缝耦合结构的带通滤波器。在这种结构滤波器中，带状线型谐振器坐落不同的介质层，即每一层上只是只要一个谐振器，因此每一层在PCB板上的占位面积大大缩小。但是，因为陶瓷层厚度很薄（0.02mm），相邻带状线谐振器之间经过宽边彼此耦合，耦合强度较大。为了调整相邻层之间谐振器耦合强弱，引入了与地相连的耦合缝，经过调理耦合缝的宽度来满意相邻层谐振器之间耦合所需的耦合量，然后满意滤波器所需求的功能。
2滤波器结构
三级缝耦合带状线带通滤波器结构如图1所示。该滤波器由六层微波陶瓷介质组成，每层陶瓷介质的厚度为0.02mm，陶瓷外外表以及陶瓷层之间选用金属银层涂覆（在图1中，深色部分代表金属银层），金属涂覆层的厚度为0.01mm。陶瓷介质的相对介电常数εr为58，无载品质因数Qu为7000，谐振频率温度系数τf为-8ppm/℃。λ/4波长带状线谐振器坐落不同的陶瓷层形成交指结构，滤波器与外电路之间经过抽头结构耦合输入输出。图2显现了滤波器的耦合结构，其间图2（a）为与外电路耦合输入输出的抽头，图2（b）为谐振器级间耦合的耦合缝。
图1缝耦合三级多层陶瓷滤波器结构
图2多层陶瓷滤波器耦合结构示意图：
（a）级间耦合缝；（b）输入输出耦合抽头
3理论剖析
中缝耦合带状线示意图如图3所示，导体带坐落金属矩形腔中。核算缝耦合矩形带状线的奇偶模阻抗需求考虑左右两边金属板对边际电容的影响。当参数g足够大时，可疏忽左右两边金属板对边际%&&&&&%的影响。当参数g较小时，奇偶模阻抗核算需求考虑参数g的影响。
图3缝耦合带状线结构示意图
对中缝耦合带状线别离进行奇模和偶模剖析。为了简化核算，假定参数t为零。奇模结构如图3(b)所示，其近似为矩形带状线结构，因此奇模阻抗的核算公式为下式：
(1)
(2)
其间Sn为雅氏椭圆函数，K(k)是模为k的第一类彻底椭圆积分。
K(k)=a；K′(k)=b （3）
偶模结构如图3(c)所示，其近似为矩形微带开缝线，核算公式为[5]:
(4)
上式中，er为传输线填充媒质的介电常数，K(m)和K(n)别离是模为m和n的第一类彻底椭圆积分。
(5)
(6)
其间Sn为雅氏椭圆函数，K(k)是模为k的第一类彻底椭圆积分。
4规划实例
所要规划的滤波器功能指标如下：中心频率f0=2.5GHz；相对通带带宽FBW%=4%；带内动摇Ripple=0.1dB;阻带衰减Attenuation≥20dB(f0±100MHz)。
依据[1]，微波带通滤波器的外界品质因数Qe和耦合系数K可别离由下列公式求出：
(7)
(8)
依据所要规划的滤波器功能指标（中心频率f0和带宽）以及已求出的低通原型参数，即可求出所要规划滤波器外界品质因数Qe=25.79，耦合系数K1,2=K2,3=0.0386。依据带状线谐振器理论核算公式，带状线的结构参数值别离为：长度L=3.96mm，宽度W=0.5mm。
图4外界品质因数与抽头点方位联系曲线
图5级间耦合系数与缝宽彼此联系曲线
图4显现了外界品质因数Q与抽头点方位T的彼此联系，由图4可知，仿真成果与理论核算成果根本符合，尤其在与外电路强耦合部分，两曲线重合。由仿真和理论核算成果可知，随抽头点方位T的逐步变大，滤波器与外电路耦合越来越强。
图5显现了缝的宽度与级间耦合系数的彼此联系，由图5可知，仿真成果与理论核算成果十分共同。由仿真和理论核算成果可知，随缝宽的逐步变大，谐振器之间耦合越来越强。
依据图4和图5的成果，以及依据所要规划的滤波器的功能指标核算出的外界品质因数和级间耦合系数可得到抽头点的方位T以及缝宽的巨细。依据此成果对滤波器结构进行仿真，仿真所得到的滤波器频率响应图如图6所示。由图6可知，所规划出的滤波器的功能与所要求的功能指标共同，终究规划出的滤波器尺度为4.2mm×1mm×1.2mm.，具有小型化，高功能的特征。
图6三级多层陶瓷滤波器频率响应曲线
5定论
本文首要根据缝耦合的奇、偶模阻抗理论核算公式，核算了外界品质因数和抽头点的方位以及级间耦合系数与缝宽的彼此联系曲线，其成果与三维电磁仿真成果十分共同，在此基础上规划出一种根据缝耦合的多层陶瓷带通滤波器，所规划出的多层陶瓷带通滤波器具有小型化、高功能特征。
