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微波毫米波前端中的LTCC技术研究

王志刚  
【摘要】:近些年发展起来的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)技术,即LTCC技术,是MCM-C中的一种最有发展前途的技术,因其在微波毫米波频段表现出优异的性能,已经成为微波毫米波高密度集成技术研究发展的热点。本文针对基于LTCC技术的微波毫米波前端设计过程中的部分关键问题展开研究,取得了一些有益的成果。主要的研究工作如下: 1.毫米波波导-微带过渡:由于LTCC工艺的限制,不规则基板加工困难,传统的波导-微带过渡结构不适用于LTCC技术。因此,基于LTCC的特点,本文提出了多种矩形波导-微带过渡结构,主要包括基于SIR开槽的八毫米波波导-微带过渡结构、基于E面探针的三毫米波波导-微带过渡结构和基于介质集成波导的三毫米波波导-微带过渡结构,并且进行加工测试,均获得了比较理想的性能。 2.微波毫米波带通滤波器:利用LTCC的多层结构,可以设计出性能优异、结构新颖的微波毫米波滤波器。本文提出了U型SIR和折叠型SIR带通滤波器两种结构。基于介质集成折叠波导,本文提出了多种多层带通滤波器结构,包括基于H面膜片、H面狭槽、H面膜片和狭槽、以及基于双H面膜片的SIFW带通滤波器结构。本文提出了一种新型的传输结构,即半模介质集成折叠波导。基于这种HMSIFW传输结构,提出了一种基于H面膜片和狭槽的带通滤波器结构,实验证明了滤波器结构的可行性。 3.微波数字移相器:本文采用传统的单层介质材料对Ku波段六位数字移相器进行了设计,获得了良好的实验结果。在此基础上,提出了一种新型带加载的开关线型移相器结构,该结构可以实现宽带非色散移相器。采用这种结构,实现了基于LTCC技术的X波段四位数字移相器,获得了较好的实验结果。 4.毫米波宽带开关滤波组件:本文提出了一种新型三线带通滤波器结构,利用该结构和传统的E面膜片带通滤波器结构分别实现了覆盖Ka波段的四路开关滤波组件和两路开关滤波组件,获得了良好的实验结果。在此基础上,设计完成了基于LTCC技术的18-40GHz的五路开关滤波组件。 5.LTCC前端集成设计:LTCC的一个优势是在单个多层介质基板上实现高密度系统集成。本文设计了一个X波段两次变频接收前端和一个Ka波段收发前端,并进行了布局分析和加工测试,获得了较好的实验结果。


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