1 引言
　　隨著無線通信系統(tǒng)的高速發(fā)展，對(duì)帶通濾波器（BPF）的要求不僅局限在低的插入損耗和高的帶外抑制上，并且要求其具有小的體積和輕的重量。有很多途徑可以實(shí)現(xiàn)濾波器小型化，LTCC技術(shù)就是其中一種很有吸引力的方法。LTCC技術(shù)是一種多層陶瓷共燒技術(shù)，它允許將無源器件植入層間，而將有源器件裱貼在表面層，充分利用空間優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、集成化。
　　交指帶通濾波器因?yàn)槠渚o湊的結(jié)構(gòu)而廣泛應(yīng)用在微波頻段，其單元諧振器的長(zhǎng)度一般約為。目前大多數(shù)可行的LTCC濾波器都是利用增強(qiáng)單層諧振單元間的耦合來設(shè)計(jì)的。但是在整個(gè)濾波器尺寸中，單層諧振器的尺寸仍然是對(duì)濾波器小型化的一個(gè)主要限制。本文介紹了一種緊湊的LTCC交指帶通濾波器的設(shè)計(jì)。通過在LTCC兩層帶線諧振器間引入強(qiáng)的電容耦合，單元諧振器的長(zhǎng)度減小到，從而使整個(gè)濾波器尺寸明顯減小。利用高頻仿真軟件HFSS仿真設(shè)計(jì)，該濾波器中心頻率為1.51GHz，相對(duì)帶寬25.2%，帶內(nèi)插損小于0.6dB，回波損耗大于20dB，具用良好的帶外抑制。濾波器整體尺寸非常小，僅為12 mm×9 mm×1.32mm 。
　　2 諧振器結(jié)構(gòu)
　　圖1顯示的是本文所設(shè)計(jì)的濾波器中的雙層耦合帶線諧振器結(jié)構(gòu)。主要思路是在內(nèi)部諧振器間引入強(qiáng)的容性加載效應(yīng)來減小諧振器的長(zhǎng)度。諧振器結(jié)構(gòu)包括兩條耦合帶線，如圖1（a）所示。兩條帶線均是一端通過金屬化通孔接地短路，而另一端開路。由于容性耦合效應(yīng)，在設(shè)計(jì)的頻率上，諧振器的總長(zhǎng)度lr將遠(yuǎn)小于/4。lr主要受以下3個(gè)因素影響：
　　1）兩條帶線的寬度ws；
　　2）帶線耦合（重疊）長(zhǎng)度lc；
　　3）帶線間的垂直距離ds。
　　利用這3個(gè)因素選擇合適的尺寸，可以使諧振器的長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)的頻率上小于/8。
　　兩條帶線間的垂直距離ds必須是LTCC工藝中單層陶瓷厚度的整數(shù)倍。通常，為了得到到最強(qiáng)的耦合，進(jìn)而使得尺寸盡量小，ds取最小值，即單層陶瓷厚度0.094mm。
　　
　　圖1 雙層耦合帶線諧振器結(jié)構(gòu)
　　（a） 三維圖形 （b）截面圖 （c） 側(cè)視圖
　　3 濾波器設(shè)計(jì)
　　本文設(shè)計(jì)的LTCC雙層帶線電容耦合交指濾波器中心頻率為1.51GHz，相對(duì)帶寬為25.2%，要求在高于2GHz和低于1GHz的阻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大于40dB的阻帶抑制。采用六階切比雪夫低通原型設(shè)計(jì)可以滿足指標(biāo)，通過對(duì)應(yīng)的低通濾波器原型得到輸入/輸出的外部品質(zhì)因數(shù)Qe和內(nèi)部耦合系數(shù)K分別為：
　　Qein=Qeout=3.1，K12=K56=0.24，
　　K23=K45=0.17， K34=0.16
　　首先選取雙層帶線諧振單元。通過仿真確定每個(gè)雙層諧振單元的尺寸和位置，使其諧振頻率為1.51GHz。本文采用FerroA6介質(zhì)基片，介電常數(shù)為5.7，每層厚度為0.094mm，共12層介質(zhì)。通過3D電磁場(chǎng)仿真軟件HFSS仿真，初步選取諧振單元帶線線寬ws=0.5mm，長(zhǎng)度ls=9.35mm，厚度t=0.01mm。兩層帶線垂直距離ds=0.094mm，分別位于LTCC介質(zhì)第5層和第6層。