采用低温共烧陶瓷技术打造高性能、小型化、高稳定的射频带通滤波器
如今无线通信、雷达、卫星及各类射频 / 微波系统应用越来越广泛，带通滤波器的作用也愈发关键。它可以在信号频谱中筛选出有用频段，同时屏蔽干扰杂波。传统滤波器由分立电阻、电感、电容（RLC）等无源器件搭建，长期以来支撑着行业发展。但面对千兆赫兹级别的高频场景，工程师需要全新方案，来满足产品在性能、稳定性、信号损耗、体积、可靠性、参数一致性以及成本上的严苛要求。
本文先讲解高频射频系统设计人员遇到的滤波难题，再介绍 低温共烧陶瓷（LTCC）技术，并结合 Mini-Circuits 的滤波器产品案例，说明该技术如何解决各类设计痛点。
无源滤波器包含多种电路架构、特性与品类，主要分为低通、高通、阻带、带通四大类（见图1）。
图1：示意图符号（左）和增益与频率（右）的四个基本滤波函数。（图片来源：Mini-Circuits） 图中四类滤波器的频率衰减特性如下：
·低通滤波器：允许低于截止频率的信号通过，衰减高于截止频率的信号
·高通滤波器：允许高于截止频率的信号通过，衰减低于截止频率的信号
·带通滤波器：只放行指定频段信号，阻挡该频段以外的所有信号
·带阻 / 陷波滤波器：专门衰减某一段窄频段信号，其余信号正常通过
滤波器还可按照电路结构、数学模型划分类型，常见有一阶、二阶、π 型、T 型、巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等。
虽然经典滤波理论与计算公式依然成立，但当工作频率达到数百兆赫兹乃至千兆赫兹时，分立元器件搭建的滤波器就不再适用。这类方案体积大、成本高，批量生产时参数一致性差。
同时，元器件存在不可避免的寄生参数，会让实际滤波效果和理论设计相差很大。频率越高，偏差越明显，往往还需要人工调试修正，大幅增加生产难度。
行业内有多项专业指标用来衡量滤波器性能：
·中心频率：带通、陷波滤波器的核心工作频率
·截止频率：信号功率衰减一半（3 分贝）的频率点，也是通带与阻带的分界点
·通带：信号衰减极小、可正常传输的频率范围
·阻带：信号被大幅衰减、屏蔽的频率范围
·滚降速率：通带到阻带之间的信号衰减陡峭程度
·插入损耗：接入滤波器后产生的信号功率损耗
·纹波：通带或阻带内增益出现的小幅波动
·相移 / 群时延：信号经过滤波器后产生的相位偏移
·S 参数：射频 / 微波滤波器常用参数，包含 S21（增益 / 损耗）、S11（回波损耗 / 反射）等
除此之外，实际应用中还要考量温漂、功率耐受、器件老化等现实问题。
带通滤波器广泛应用于有线与无线设备，既能选取宽频段信号，也可筛选单通道窄频信号。
为解决分立元件滤波器的固有缺陷，行业陆续研发出多种新型滤波工艺与结构，包括微带线、共面波导、带状线、腔体滤波器、低温共烧陶瓷滤波器、介质滤波器、声表面波滤波器、体声波滤波器等。
其中 LTCC 低温共烧陶瓷 滤波器体积小巧、结构坚固、性能出色，适配物联网、Wi-Fi 6E/7、卫星通信等对空间要求严苛、需大批量生产的场景。它的工作频率覆盖 400MHz 至 40GHz 以上，具备插入损耗低、频率选择能力强、参数一致性好的特点，同时完全适配表面贴装（SMT）自动化生产。
LTCC 采用先进多层集成工艺制作（见图2）。 制作时，先在陶瓷玻璃生瓷带表面印刷导电材料，制成各类无源滤波元件；再将多层瓷带堆叠压实，在 900℃以下低温烧结成型。该工艺可在小型封装内实现电阻、电感、电容的高密度三维集成，器件结构稳固、温度稳定性佳，非常适合高频射频、微波场景。