Ka波段并联电感销钉LTCC滤波器

1 引言

Ka波段具有许多让人注目的特点，如高数据传输率和良好的保密性，这使得它吸引了大量工程技术人员的注意。因此大量Ka波段商用和军用的电路得以实现。但是，对低成本，结构紧凑和高性能的追求必然使新技术，新概念的应用成为必然。作为这些新技术中的一种，日益成熟的LTCC技术已经为实现具有3-D结构的电路和元件提供了可能，这当中包括带通滤波器，巴伦，过渡与连接，模块与子系统。虽然LTCC技术具有广阔的前景，但是也应该注意到其自身的问题，如在介质层间和不同信号通路间的电磁隔离，有源器件的散热，加工误差（共烧后介质基板的收缩和不可避免的介质层偏移等）。这些因素已经严重影响了电路性能，同时需要设计者的特别关注。

本文应用LTCC技术设计一种性能相对稳定的并联电感销钉滤波器。在设计过程中，对一个或两个并联电感销钉结构进行了选择。为更进一步实现稳定的性能，对两种微带-SIW过渡结构进行了比较，最终选用微带-SIW渐变过渡。

2 并联电感销钉滤波器设计

并联电感销钉滤波器采用四层DuPont D943，其相对介电常数er7.4，损耗角0.002，每层介质厚度为0.114mm（共烧后）。

滤波器初值计算采用如下公式：

(1)

(2)

(3)

(4)

其中 为滤波器相对带宽，k为并联电感销钉结构的耦合系数。为简化仿真过程，矩形金属波导被用来模拟SIW，其等效宽度计算公式为：

(5)

耦合系数计算值与电感销钉物理结构有如下关系：

(6)

不同的电感销钉数对应不同的变化范围：当销钉数为一时，耦合系数为最大；为二时，耦合系数适中；为三时，相邻两个谐振腔几乎无耦合,如图1所示。对于电感销钉数的选择应考虑到k的计算值。然后通过公式（7），（8）计算出相邻两排电感销钉的间距（ln）。