【摘 要】
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第五代移动通信（5G）的应用在带来更快和更高质量的通信体验的同时,也对射频通信系统中的各类器件提出了新的研究和发展要求。射频通信系统中的无源器件也得到了广泛关注,小型化、集成化、高性能等成为其研究的热点。低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC）技术因其在三维集成、封装以及成本上的优势,成为各类射频器件实现小型化设计的重要工艺。本文基于LTCC技术对
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第五代移动通信（5G）的应用在带来更快和更高质量的通信体验的同时,也对射频通信系统中的各类器件提出了新的研究和发展要求。射频通信系统中的无源器件也得到了广泛关注,小型化、集成化、高性能等成为其研究的热点。低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC）技术因其在三维集成、封装以及成本上的优势,成为各类射频器件实现小型化设计的重要工艺。本文基于LTCC技术对小型化、高性能的滤波器、功分器、定向耦合器和天线进行了研究,并完成了相关的设计。本文的主要工作如下:（1）从集总型电路的设计理论出发,对LTCC技术中的电容电感及其组成的谐振单元进行建模分析,利用公式推导得到了LTCC中电容和电感模型有效值的提取方法。总结归纳了集总型LTCC滤波器的设计方法,根据此方法设计出一款UHF波段的集总型带通滤波器,并利用集总型滤波器的传输零点理论为滤波器实现上下边带两个传输零点,使滤波器的阻带抑制性能得到改善;对传输线结构Wilkinson功分器进行了集总电路的等效分析,并得到了Wilkinson功分器的集总结构电路,之后利用LTCC技术实现了一款集总结构的小型化功分器设计。（2）根据分布传输线电路理论,基于LTCC技术设计了四款结构不同的的小型化带通滤波器和一款小型化宽带定向耦合器。首先采用上下层分布的平行带状线作为谐振单元,设计实现了一款5G通信频段的高选择性滤波器;接着采用金属柱加载接地电容的谐振结构,设计实现一款5G通信频段的宽阻带滤波器;然后采用发夹线型谐振器,通过采用上下层的耦合结构来实现尺寸缩减,设计出一款5G通信频段的窄带滤波器;采用短截线加耦合线的结构,实现了一款频率为3.1GHz～10.6GHz的超宽带带通滤波器的设计,并通过在接地屏蔽层设计缺陷地结构（DGS）,在阻带添加传输零点改善了阻带抑制;通过采用两个弱耦合的三支节级联定向耦合器交叉级联,实现了宽带3d B定向耦合器的设计。（3）通过对基片集成波导结构的谐振腔特性的分析和研究,设计了一款通带频段为24.25GHz～27.5GHz的5G毫米波带通滤波器,并采用新型的混合耦合结构在滤波器阻带引入传输零点,使得带通滤波器的选择性得到改善,之后基于天线的辐射理论,将滤波器设计成微带矩形贴片天线的馈电腔,得到了一款增益为5.6d Bi的且滤波性能较好滤波天线。
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