封裝內系統(tǒng)（SiP）中無源元件的研究及應用.pdf

1、隨著現(xiàn)代通訊技術的迅速發(fā)展,小型化、集成化、高性能越來越成為新一代系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢.封裝內系統(tǒng)概念的提出及其應用為系統(tǒng)的小型化和高可靠性提供了一個新的途徑,已經(jīng)引起了業(yè)界的廣泛關注.本文的主要工作是圍繞SiP中無源電路的研究及其應用而展開,根據(jù)多層電路的特點,提出了幾種實用的新型濾波器結構.本文的主要工作包括以下內容: DGS結構廣泛應用于微波毫米波電路設計,可以提高天線性能、抑制高次諧雜波、增加功率放大器和振蕩器的輸出功率.

2、降低振蕩器的相位噪聲等.然而在將DGS的這種特性應用到SiP中的具體電路之前,必須對其進行準確建模.因此,尋找DGS的等效電路并對其進行參數(shù)提取成為一個研究熱點和難題.第二章中我們利用有限元法,結合多元Pad6逼近技術,對提取出來的DGS模型的LC參數(shù)進行有理逼近.計算結果表明,Pad6有理逼近式能很好的逼近有限元法精確提取的參數(shù),該方法可以大大加快應用了DGS的微波電路的設計和優(yōu)化.另外我們還提出了一種新型的具有雙阻帶特性的組合式非周

3、期缺陷接地結構(Combinatorial NonPeriodic Defected Ground Structure,簡稱CNPDGS),并將其應用到低通濾波器的設計中,能夠有效地抑制寄生通帶及高次諧雜波. 濾波器是無線通信系統(tǒng)中最基本,最重要的組成部分.在許多微波濾波器的應用中,比如手機,都需要小體積,高性能.平面濾波器具有易集成、造價低、易生產等優(yōu)點,但一個主要的缺點是體積較大.基于多層印制板(Primed Circuit

4、Boaurd,簡稱PCB)、低溫共燒陶瓷(LOW Temperature Co-fired Ceramics,簡稱LTCC)等技術的多層濾波器,由于具有小型化、易集成、設計靈活等優(yōu)點而越來越受到重視.第三章中我們提出了一種新型的集總參數(shù)帶通濾波器,并用多層電路技術實現(xiàn).這種濾波器在上邊帶具有兩個傳輸零點,具有諧波抑制以及寬阻帶特性,同時由于其體積較小,布線靈活,因而易于集成到SiP系統(tǒng)中. 矩形貼片具有設計簡單、加工容易等特點,

5、因而被廣泛應用于天線的設計中.由于矩形貼片的諧振特性,也可以將其應用到濾波器的設計中.但是由于其尺寸為為1/2波長,因此在濾波器,尤其是射頻濾波器中的應用受到了很大的限制.在相同的諧振頻率下,通過在貼片上開槽的方式,可以不同程度地減小其尺寸.從而矩形貼片也逐漸地在各種濾波器,尤其是雙模濾波器的設計中得到了應用.第四章中我們提出了一種新型的開槽貼片,與傳統(tǒng)的矩形貼片以及其他形式的開槽貼片相比,其諧振頻率下降達61﹪,因此應用到濾波器的設計

6、中必將大大減小濾波器的尺寸.作為這種開槽貼片諧振器在濾波器中的應用,我們用它分別設計和制作了一個雙模濾波器和一個多層帶通濾波器,仿真和測試結果相當吻合,性能優(yōu)越,很適合應用在SiP中的射頻微波模塊里. 隨著通信技術尤其是無線通信的迅速發(fā)展,其系統(tǒng)對低成本、小體積、低插損的高性能窄帶濾波器的需求日益增大.傳統(tǒng)的切比雪夫濾波器已經(jīng)不能滿足這些要求,而橢圓函數(shù)濾波器的設計和實現(xiàn)相當復雜,難以廣泛應用.近年來在非相鄰諧振器之間引入交叉耦

7、合的耦合諧振濾波器的綜合和設計迅速成為研究熱點.濾波器中的這些額外的耦合通常用來在阻帶產生傳輸零點,從而增加通帶截止的陡度,以滿足通信系統(tǒng)中日益嚴格的頻率選擇性要求.有限傳輸零點的個數(shù)及其在復平面中的位置決定著濾波器的性能,尤其是它的阻帶衰減和群延時.有限傳輸零點的個數(shù)是與耦合網(wǎng)絡的拓撲結構直接相關的,而其位置還會受到各個耦合系數(shù)的幅度及其相對符號的影響. 基片集成波導(Substrate Integrated Waveguid

8、e,簡稱SIW)是在介質中采用金屬化過孔陣列形成一個人工波導.在這種結構中,平面電路,例如微帶線或者共面波導,和矩形波導集成在同樣的介質中,其間的轉換通過簡單的匹配就可完成.第五章中我們研究了交叉耦合基片集成波導濾波器的設計及其實現(xiàn),并采用標準的PCB工藝設計和加工了一個三階交叉耦合濾波器,中心頻率位于IOGHz,在下邊帶引入一個有限傳輸零點,測試和仿真結果極其吻合,展現(xiàn)了這種形式的交叉耦合濾波器的優(yōu)越性能及其在SiP中廣闊的應用前景.