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。

图2：LTCC工艺涉及在陶瓷玻璃基板上堆叠和压制被动元件，然后烧制形成统一的整体元件。（图片来源：Everything RF）

结合电路架构、材料、仿真与工艺技术，Mini-Circuits 推出多款面向微波、毫米波及 5G 设备的 LTCC 滤波器。和传统氧化铝薄膜滤波器相比，LTCC 方案体积更小、成本更低，不易受周边电路影响，高密度布局下也不会轻易出现频率偏移，在性能、结构强度、尺寸、成本和一致性上实现了均衡。

由于 LTCC 采用低温烧结工艺，可以使用铜这类低电阻材料做导体，相比传统氧化铝陶瓷滤波器进一步降低插入损耗，广泛用于高频器件封装与模组集成。

传统 LTCC 滤波器的阻带抑制能力可达 30 分贝至 90 分贝以上。

但工作频率进入千兆赫兹级别后，器件的安装方式、输入输出走线设计和器件本身同等重要。想要充分发挥高抑制滤波器的性能，射频信号需要通过带状线、微带线这类可控阻抗传输线接入，这也给电路设计带来限制。部分产品底部采用同轴射频接口，需要电路板制作盲孔来对接带状线线路。

目前多数电路板厂可以稳定加工带盲孔的表面贴装板卡，但仍有不少设计选用共面波导（CPW）线路板。这类线路的金属走线和器件引脚都裸露在顶层，无需盲孔；还能在信号走线上并联、串联其他贴片元件，也可通过调整走线宽度匹配阻抗。

不过部分滤波器底部带有金属镀层，直接焊接在共面波导裸露走线上，会造成短路故障，影响正常使用。

针对上述安装与布线难题，Mini-Circuits 推出 BFHKI 系列滤波器，可直接适配共面波导线路与自动化贴装产线。该系列 LTCC 带通滤波器集成转接基板，能把原有同轴接口转换为共面波导接口。

图3：BFHKI系列LTCC滤波器在滤波器和PC板之间设有一个介位器（顶部），便于与顶层传输线使用;该系列的PC板布局指南（底部）显示它支持将设备放置在微带线和CPW线路上。（图片来源：Mini-Circuits）

依靠这款转接基板，BFHKI 系列可灵活安装在微带线、共面波导线路上，综合性能优于传统 LTCC 滤波器及其他类型滤波器件。

下面通过两款产品，直观展示 BFHKI 系列 LTCC 滤波器的射频性能。

1. BFHKI-5001+

如图4所示。

图4：BFHKI-5001+ 4.5至5.3 GHz带通滤波器在13 GHz范围内具有54 dB（典型）阻断带。（图片来源：Mini-Circuits）

这款产品通带频率为 4.5GHz~5.3GHz，适用于卫星通信、航空防务信号调理、量子计算等场景。搭配共面波导线路使用时，在 13GHz 以内阻带抑制典型值达 54 分贝，通带插入损耗典型值 3.6 分贝。

器件整体尺寸紧凑，适配高密度电路板布局。一体化转接基板支持自动化设备贴装生产。LTCC 工艺保证产品批量参数差异极小，可在高湿、高低温等恶劣环境下稳定工作。器件自带屏蔽结构，抗干扰能力强，相邻电路不会造成频率偏移，是高密度射频布线的理想选择。

2. BFHKI-3142+

这是一款超高频、高阻带抑制的微型 LTCC 带通滤波器，通带频率 28GHz~36GHz。在共面波导线路上使用时，67GHz 以内阻带抑制典型值 30 分贝，通带插入损耗典型值 2.8 分贝。

它同样采用小型陶瓷封装并集成转接基板，方便电路设计与批量生产。 如图5所示，顶部为该器件全频段插入损耗、回波损耗。

图5：BFHKI-3142+用户需了解整体插入损耗和回波损耗规格（上图），以及通带内相同规格（下图）。（图片来源：Mini-Circuits）

现代射频、微波系统对滤波器的性能、可靠性、参数一致性、体积与成本要求不断提升，分立电阻电感电容搭建的传统滤波器已经无法满足需求。Mini-Circuits BFHKI 系列 LTCC 滤波器综合表现优异，搭配专用转接基板，完美解决器件与电路板的对接问题，为射频设计人员提供了灵活可靠的全新选择。