【導(dǎo)讀】與其他傳輸線或波導(dǎo)濾波方案相比，微帶濾波器最大的問題在于損耗?？上驳氖?，隨著高K值系列材料（如樓氏電容的PG、CF和CG陶瓷材料等）的拓展，如今射頻工程師已能夠開發(fā)出低損耗的微帶傳輸線濾波器。
微帶技術(shù)的工作原理概述
如圖1所示，從專業(yè)的角度來說，微帶指的是一種平面?zhèn)鬏斁€技術(shù)，其中，導(dǎo)電帶與接地層之間以電介質(zhì)基板隔開。
圖1. 典型微帶濾波器結(jié)構(gòu)圖
具體說來，微帶濾波器的設(shè)計(jì)與構(gòu)造類似于印刷電路板（PCB）上的電路配置方式。二者的關(guān)鍵區(qū)別在于，在微帶濾波器中，固體電介質(zhì)基板上的金屬導(dǎo)電帶是作諧振器之用，而不僅僅只是互連而已。固體電介質(zhì)絕緣層之上是金屬導(dǎo)電帶，其下是金屬接地層。導(dǎo)電帶周圍的電場(chǎng)滲透到兩種不同的介質(zhì)中——部分電場(chǎng)滲透到基板中，另一部分則滲透到導(dǎo)電帶上方的空氣中。介質(zhì)基板的介電常數(shù)越高，會(huì)導(dǎo)致越多的電場(chǎng)集中于基板之中——這意味著介質(zhì)材料的選擇是電場(chǎng)損失的一個(gè)重要因素。標(biāo)準(zhǔn)的PCB材料如FR4可用于1GHz以下的低Q值濾波器。選擇陶瓷作為介質(zhì)材料可實(shí)現(xiàn)更低的損耗、獲取更高的Q值。
該類型的印刷傳輸線是一種較為常見的濾波應(yīng)用選擇，它可覆蓋廣泛的頻率范圍，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益，并且通常比波導(dǎo)等替代傳輸線技術(shù)更輕、更緊湊。
克服微帶濾波器的損耗問題
與其他傳輸線或波導(dǎo)濾波方案相比，微帶濾波器最大的問題在于損耗。可喜的是，隨著高K值系列材料（如樓氏電容的PG、CF和CG陶瓷材料等）的拓展，如今射頻工程師已能夠開發(fā)出低損耗的微帶傳輸線濾波器。
如圖2所示，我們將使用普通RO4350 LoPro電介質(zhì)的微帶濾波器與使用PG陶瓷介質(zhì)的微帶濾波器的損耗作了對(duì)比——兩款配置均應(yīng)用了相同的材料厚度、金屬導(dǎo)電性和50Ω的微帶傳輸線。
圖1. (a)展示了損耗/英寸，（b）展示了損耗/波長(zhǎng)
除了降低損耗外，濾波器制造商如果同時(shí)也作基板的工程設(shè)計(jì)，這就能得到另一個(gè)關(guān)鍵益處——可大幅縮短沿微帶傳輸線傳播的電磁波波長(zhǎng)。就微帶線而言，波長(zhǎng)的計(jì)算公式如下：
Λ = 微帶中的波長(zhǎng)
λ = 自由空間的波長(zhǎng)
εeff = 有效介電常數(shù)，取決于基板材料的介電常數(shù)和微帶線的物理尺寸這兩個(gè)因素
以樓氏電容（KPD）制造的標(biāo)準(zhǔn)品表貼式帶通濾波器B099NC4S為例，它是一個(gè)常見的X波段濾波器。該濾波器的尺寸為10.2mm x 3.8mm，或者可以12GHz的自由空間波長(zhǎng)（0.4λ x 0.15λ）表示。我們可基于自主研發(fā)基板材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來縮短濾波器內(nèi)的波長(zhǎng)（參考上述公式），這樣，相比濾波器外部（如自由空間）的任何輻射，濾波器自身都會(huì)顯得相當(dāng)小巧、緊湊。
這意味著我們能夠開發(fā)出小型的微帶表貼技術(shù)，而這正是毫米波（mmWave）應(yīng)用的理想之選。由于我們能使mmWave天線的物理尺寸盡可能縮小，因此可直接使用微帶方案在芯片或PCB上建立復(fù)雜的天線陣列。進(jìn)而，含天線、耦合器、濾波器和功分器在內(nèi)的整個(gè)設(shè)備都可以通過在基板上創(chuàng)建金屬化圖案來實(shí)現(xiàn)。
樓氏電容（KPD）的微帶濾波器性能介紹
樓氏電容（KPD）的薄膜微帶技術(shù)可提供各類帶通、低通和高通濾波器，頻率范圍從1GHz到42GHz（及以上），如圖2所示：
樓氏電容（KPD）的微帶濾波器具備以下主要優(yōu)勢(shì)：
-55℃至125℃下的溫度穩(wěn)定性；
相比使用傳統(tǒng)的印刷線路板，使用樓氏電容（KPD）的CG材料，濾波器的尺寸可縮小為原來的1/20，使用CF材料可縮小為1/10，使用PG材料可縮小為1/3；
高重復(fù)性，因?yàn)楸∧ぶ圃焯峁┝司_的制造性能，無需調(diào)整。
（來源：Knowles樓氏電容）
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