基于LTCC的宽带及平衡式滤波电路的设计方法与应用研究

Due to the available excellent performances of Low-temperature co-fired ceramic (LTCC) technology in microwave low and high frequency bands, good technical support and platform can be provided for the integration of the high-performance wideband and balanced filtering circuits. Former LTCC filters are mainly focused on narrow-band structures, and some problems such as power division bandwidth, stopband extension, and common mode suppression are existed in LTCC balanced circuits, these structures cannot fully meet the demands of wideband and multi-function microwave telecommunication systems. So, comprehensive design method of wideband filters based on transversal signal-interaction concepts will be carried out in this project, and varieties of high performance wideband filters for different frequency bands can be also realized, which are combined with novel resonators and Substrate integrated-waveguide (SIW) structures. Then, using the comprehensive design method of LTCC wideband filters, LTCC wideband balanced filters with wideband common mode suppression are proposed, meanwhile, based on the design of LTCC wideband balanced filters and power division network, LTCC balanced filtering network with wideband common mode suppression and high port isolation are realized. According to the implementation of this project, comprehensive design method of LTCC wideband filters can be achieved and the problems such as broadband common mode suppression in balanced circuits can be solved, and good technical guidance to the design of wideband microwave circuits and devices based on LTCC can be provided.

低温共烧陶瓷(LTCC)技术在微波低/高频段表现出的优良性能，将为新型高性能宽带及平衡式滤波电路的系统集成提供良好的技术支持与平台。以往LTCC滤波电路的设计主要以窄带结构为主，而LTCC平衡电路在功分带宽、阻带拓展、共模抑制等方面还存在着诸多问题，不能完全满足宽频段、多模式通信系统的应用需求。因此，本项目拟开展基于信号干扰技术的宽带滤波器的综合设计方法，并融合新型谐振器和基片集成波导(SIW)结构，设计多种应用不同频段的高性能LTCC宽带滤波器。进而借鉴LTCC宽带滤波器的综合设计方法，设计具有宽频共模抑制的LTCC宽带平衡式滤波器，同时将LTCC宽带平衡滤波器和功分网络的设计相结合，实现宽频共模抑制和端口高隔离度的LTCC宽带平衡式滤波网络。本项目的实施，将实现基于LTCC宽带滤波器的综合设计方法并解决平衡式滤波电路中宽频共模抑制等问题，为LTCC宽带微波电路及组件的设计提供技术指导。

在2015-2017年国家自然科学基金项目的资助下，主要开展了基于不同材料和工艺的宽带滤波及平衡电路的研究，形成了一些具有创新性的理论与方法。主要研究内容包括：1) 基于LTCC滤波功分电路的建模、分析与设计。提出了多种新型谐振器结构，设计实现了满足宽频/窄频的高性能滤波功分电路。2) 新型宽频段平衡滤波电路的研究与设计。开展了一系列平衡滤波电路的分析与设计，有效解决了宽频段共模抑制技术难题。3）功能融合的高性能滤波功分电路。基于多种新型传输线和电磁结构，设计实现了一系列功能融合的高性能电路。围绕上述三个研究方向，开展了深入系统的理论分析及工程设计研究，取得了一系列具有创新性的成果，可为新型微波电路与器件的分析方法和设计技术提供技术指导。 . 依托本项目成果共发表学术论文30篇，其中SCI论文23篇（IEEE期刊论文22篇），IEEE Transactions论文7篇，国内外会议论文7篇。项目负责人获得2015江苏省科学技术二等奖1项（排名第二），首届中国电子教育学会优秀博士学位论文提名奖1项，江苏省优秀博士论文奖1项，入选江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，受邀担任了四个SCI期刊的副主编。授权发明专利2项，申请发明专利7项。协助及独立指导博士和硕士研究生共15人，指导学生获得2017年度中国电子学会优秀硕士学位论文提名奖1项，2017年全国微波毫米波会议优秀学生论文奖1项，国际会议邀请报告2次，参加国内外学术会议10余人次。