基于LTCC技术的小型化蓝牙耳机的研究

论文摘要

低温共烧陶瓷（LTCC）技术由于具有小型化、低成本和高可靠性等优点,被广泛应用于航天航空、电子战、通信系统等领域。蓝牙已经广泛应用于手机、PDA、电脑等领域,小型化与低成本是蓝牙技术领域一直追求的目标。基于上述发展趋势,本文以LTCC技术为手段,致力于蓝牙频段射频元器件以及小型化蓝牙耳机的实现,其主要研究内容为:（1）首先确定蓝牙耳机模块方案,制作出FR4的蓝牙耳机电路板,并验证蓝牙耳机的通信功能,为移植到LTCC基板上做准备。（2）设计蓝牙耳机中所需要的关键元器件,主要包括电容、巴伦、滤波器。对电容的参数进行阐述,采用单端口仿真模型得到电容容值与Q值。提出了一种新颖的基于Marchand巴伦的半集总参数的小型化结构,并采用奇偶模分析方法对其详细分析,得出了一系列设计图;通过合理设计其三维结构,采用ULF140仿真并加工出尺寸为2.0mm×1.3mm×1.0mm的巴伦,由于加工误差很大,其电气性能很差;采用A6-M仿真并制作出尺寸为2.5mm×2.0mm×1.0mm的巴伦,测试结果较仿真结果有所偏差,通过对仿真参数与工艺参数的对比,分析了产生偏差的原因。对三种二阶滤波器原理与电路仿真进行比较,采用ULF140仿真并加工出尺寸为2.0mm×1.3mm×1.0mm的单传输零点的滤波器,由于加工误差很大,其电气性能很差;采用A6-M仿真并制作出尺寸为2.5mm×2.0mm×1.0mm的二阶滤波器,测试结果较仿真结果有所偏差,通过对仿真参数与工艺参数的对比,分析了产生偏差的原因。（3）设计了基于LTCC的蓝牙耳机基板,制作出基板尺寸为21mm×11mm,相比普通印制板制作的蓝牙耳机尺寸减少1/3。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 蓝牙技术发展概况
• 1.2 LTCC 蓝牙模块与元件发展动态
• 1.2.1 LTCC 蓝牙模块发展动态
• 1.2.2 LTCC 蓝牙滤波器发展动态
• 1.2.3 LTCC 蓝牙巴伦发展动态
• 1.2.4 LTCC 蓝牙平衡滤波器发展动态
• 1.2.5 LTCC 蓝牙天线发展动态
• 1.3 课题简介
• 第二章 蓝牙技术与LTCC 技术简介
• 2.1 蓝牙技术
• 2.2 LTCC 工艺流程
• 2.3 LTCC 特点
• 第三章 蓝牙耳机PCB 验证设计
• 3.1 系统方案设计
• 3.2 系统指标分析
• 3.3 版图设计
• 3.4 调试与软件配置
• 3.5 测试结果
• 第四章 蓝牙耳机中的关键元件设计
• 4.1 LTCC 电容设计
• 4.1.1 电容基本参数
• 4.1.2 电容设计
• 4.2 LTCC 巴伦设计
• 4.2.1 巴伦理论
• 4.2.2 巴伦设计与仿真
• 4.2.3 容差分析
• 4.2.4 加工与分析
• 4.3 LTCC 滤波器设计
• 4.3.1 三种二阶滤波器的比较
• 4.3.2 滤波器设计与仿真
• 4.3.3 容差分析
• 4.3.4 加工与分析
• 第五章 LTCC 蓝牙耳机设计
• 5.1 系统方案设计
• 5.2 版图设计
• 5.3 加工与测试
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 蓝牙耳机模块原理图
• 附录二 求解奇偶模阻抗的MATLAB 程序
• 攻硕期间发表的论文