内容简介

　　本书介绍了国内外LTCC低通滤波器、SIR带通滤波器、基片波导带通滤波器、双工器、功率分配器、电桥、巴伦等三维无源器件的技术现状和技术特点。基于低温共烧陶瓷技术和三维电磁场设计软件HFSS，通过分析各类三维无源器件设计特点后，重点介绍了多款不同功能的射频无源器件的设计方法和建模。*后介绍了提取、排版和加工等加工文件的输出和制作方法。

作者简介

　　邢孟江 男，1981年，浙江绍兴人。昆明理工大学信息工程与自动化学院，副教授，硕士生导师，电工电子中心副主任，2011年12月获西安电子科技大学博士学位。主持国家自然科学基金1项，省级科研项目1项，企业合作项目1项。发表论文35篇，其中发表SCI期刊论文13篇，EI期刊论文5篇，SCI会议论文9篇。申请发明专利28项，授权发明专利9项，实用新型1项。指导研究生7人，其中一人获得云南省政府奖学金。

目录

第一章 绪论

1.1 低温共烧陶瓷技术

1.2 无源器件制作工艺

1.3 多层无源器件设计流程

1.4 本书主要内容

第二章 低通滤波器

2.1 引言

2.2 低通滤波器基础理论

2.3 设计案例

2.4 小结

第三章 SIR带通滤波器

3.1 引言

3.2 SIR通滤波器基础理论

3.3 设计案例

3.4 小结

第四章 双工器

4.1 引言

4.2 双工器基础理论

4.3 设计案例

4.4 小结

第五章 功率分配器

5.1 引言

5.2 功率分配器基础理论

5.3 设计案例

5.4 小结

第六章 电桥

6.1 引言

6.2 电桥基础理论

6.3 设计案例

6.4 小结

第七章 巴伦

7.1 引言

7.2 巴伦基础理论

7.3 设计案例

7.4 小结

第八章 加工排版与规范检查

8.1 加工工艺基本流程

8.2 CAD排版案例

8.3不满足加工规范的常见错误

第九章 多层低温共烧陶瓷无源器件的未来

9.1 引言

9.2 工艺技术展望

9.3 小结

精彩书摘

　　第一章绪论

　　1.1低温共烧陶瓷技术

　　低温共烧陶瓷(LTCC，Low-temperaturecofiredceramics)技术，是由休斯公司于1982年开发的一种多层电路印制板技术。最初目的，主要是用于制作军用高频、高速线路板和封装基板。随着技术成熟和成本的降低，90年代后期，TDK、Murata等企业开始将这种技术用于制作高频电感、电容。2000年后，Mini-circuits、TDK、Murata等企业将电容、电容和电阻进行集成，通过电路设计，加工制造出滤波器、双工器、耦合器、电桥、天线等常用高频无源器件。

　　1.2无源器件制作工艺

　　低温共烧陶瓷器件制作的主要工艺过程如下：第一步，将LTCC陶瓷粉和有机浆料混合在一起，制成陶瓷浆料。第二步，将配制好的陶瓷浆料通过流延制成厚度均匀、致密且有韧性的生瓷带。第三步，将流延好的生瓷带，切割成8英寸或12英寸的生瓷片。第四步，将切成一定尺寸后的生瓷片用机械或激光打孔机，在需要过孔的位置打孔。第五步，采用填孔设备，把通孔灌满银浆，可以采用填得方式，也可以采用印刷的方式，目前这个工艺最为复杂，直接影响成品率。第六步，把设计好的电子线路图形印刷在陶瓷生带上。第七步，将这些印刷有银浆图形的生带对位后叠加在一起，采用等静压设备将多层生瓷片进行叠压。第八步，采用生瓷切割机，对压好的膜片进行切割成单个器件。第九步，将切割好的器件或者模块进行一次性低温排胶(800～900℃)烧结。第十步，对器件进行倒角后印制端电极和侧边电极。第十一步，烧银和测试。图1.1，为LTCC基本工艺流程图。

　　图1.1LTCC基本工艺流程图

　　1.3多层无源器件设计流程

　　微带无源器件设计技术已经相对成熟，基于LTCC多层工艺的无源器件设计技术还在不断提高中，其中最有待提高的关键技术是如何构建合适的电路结构和建立有效的三维电磁场器件模型。

　　对于多层无源器件设计流程，可以分为以下几个步骤：第一步，选择电路模型。这一步很关键，比如有些带通滤波器的电路结构只适合做窄带滤波器，通带范围在3%-20%以内，假设要设计的为40%带宽的带通滤波器，若还是采用窄带结构，必定失败。第二步，根据要求设计电路，这一步理论已经很成熟，可采用软件进行辅助设计。但要注意的是，我们最终的产品形式为表贴器件，有侧边电极和在使用过程中存在接地不良好的必然情况，所以在设计中，我们要考虑接地寄生电感的影响。有些电路结构敏感，有些不敏感，需要提前进行仿真。第三步，设计布局，这一步是多层无源器件的核心，若已有研究人员把三维电磁场器件模型建立，后续的设计就相对简单，只要调节软件中的参数变量就可以得到各种不同频点、带宽的器件。若模型没有建立，需要重新建立，需要注意的是耦合，一种方式是消除耦合，一种方式是利用耦合，我们推荐的方式是利用耦合。当耦合产生的时候，对我们原先的电路结构模型就会改变。这时，我们需要提取耦合，将耦合效果通过等效电路的形式提取，从新建立电路结构，进行仿真，从电路中看仿真结果的影响，若有利，整个布局合适，若效果差，改变器件三维电磁场模型结构，从新布局，直到初步符合要求，能够判断出，这个三维电磁场模型能够设计出需要的指标。第四步，优化仿真，这部主要是微调，直到满足要求。第五步，工艺容差分析，判断需要的加工条件。第六部，提取版图，制作加工文件。第七部，测试，若不正确，检查错误，若有偏差，检查材料和工艺。目前电磁场仿真已经非常正确，偏差主要由工艺条件引起。有时检查发现是材料厚度等引起，也可修正模型。

　　图1.2，为多层无源器件设计流程.

　　图1.2多层无源器件设计流程

　　1.4本书主要内容

　　基于低温共烧陶瓷技术和三维电磁场仿真软件HFSS，本书总结了国内外LTCC低通滤波器、SIR带通滤波器、双工器、功率分配器、电桥、巴伦的技术现状。重点介绍了多款不同功能的射频无源器件的基本理论、设计方法和建模案例。介绍了三维无源器件的加工文件的制作过程与制作方法。

　　第一章，主要介绍了LTCC基本工艺流程和LTCC多层无源器件设计流程。

　　第二章，介绍了LTCC低通滤波器的国内技术现状；低通滤波器主要类型和技术指标；在分析低通滤波器等效电路类型与特点的基础上，建立了七阶并联谐振低通滤波器三维电磁场模型，并进行了仿真分析。该模型具有通用性，读者可通过改变参数变量设计出3000MHz-4000MHz范围内的低通滤波器，读者也可改变螺旋电感层数和电容层数，设计出800MHz-6GHz的低通滤波器，指标和Minicircuits公司一致。

　　第三章，在分析带通滤波器等效电路类型与特点的基础上，第三研究了具有传输零点SIR谐振带通滤波器的设计方法与建模，有效解决了低介电常数多芯片组件(MCM)集成带通滤波器的性能与面积的问题。

　　紧接着，在第四章对双工器进行了详细分析与设计，第五章研究了LTCC小型化功率分配器三维层叠结构的实现方法，通过三维建模、仿真、分析，最终建立了小型化威尔金森功率分配器，第六章采用两条相互靠近的带状线结构建立了90?宽带电桥。由于Marhand巴伦有较好的输出等幅值和输出180°相移，制作容易而且能实现宽频特性，所以被广泛的应用于微波和毫米波电路中，本书在第七章对Marhand巴伦进行了详细的……