CN101609915A - 一种ltcc镜频抑制带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种LTCC镜频抑制带通滤波器，属于电子技术领域，涉及谐波抑制带通滤波器。所述镜频抑制带通滤波器为下边带附近具有1个传输零点的两级带通滤波器，采用可控传输零点的变形切比雪夫滤波器原型，并通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外衰减和镜频抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的插入损耗对通带和阻带的要求。此外，该带通滤波器还具有成本低、有利于批量生产、良好的高频性能、温度性能等传统带通滤波器所没有的优点。本发明可广泛应用于射频无线通讯系统中。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，它涉及一种带通滤波器，并具体涉及一种小型化低温共烧陶瓷(LTCC)镜频抑制带通滤波器。
背景技术
微波毫米波带通滤波器是微波毫米波射频系统的一个关键部件，特别是在微波毫米波集成电路中，射频前端不仅需要带通滤波器的插入损耗小、选择性好，而且要求带通滤波器的体积尽可能地小。而传统的带通滤波器往往体积都比较大，不能满足射频前端对器件小型化的要求。此外：带通滤波器的插入损耗对通带和阻带的要求是不一样的：在通带内插入损耗越小越好，以便绝大部分能量都可以通过网络；而在阻带内插入衰减越大越好，以便能够抑制干扰或者其它不希望在终端看到的频率。但是对于一般带通滤波器，如果要抑制距离中心频率较近信号较强的杂波频率或者抑制的谐波频率时，阻带内的衰减就显得不足了。
发明内容
本发明提供一种基于LTCC技术的镜频抑制带通滤波器，该带通滤波器采用可控传输零点的变形切比雪夫滤波器原型，并通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外衰减和镜频抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的插入损耗对通带和阻带的要求。此外，该带通滤波器还具有成本低、有利于批量生产、良好的高频性能、温度性能等传统带通滤波器所没有的优点。
本发明技术方案为：
一种LTCC镜频抑制带通滤波器，如图1所示，为具有1个传输零点的两级带通滤波器，其等效电路为一对称电路结构：带通滤波器的信号输入端接第一电感L1的输入端，第一电感L1、耦合电感LI和第二电感L2顺序串联，第二电感L2的输出端接带通滤波器的信号输出端；第一电感L1和耦合电感LI的连接点与地之间具有第一并联谐振单元，在耦合电感LI和第二电感L2的连接点与地之间具有第二并联谐振单元；所述第一并联谐振单元由第一谐振电容Cr1和第一谐振电感Lr1并联而成，一端接地，另一端通过第一串联电感Lz1与第一电感L1和耦合电感LI的连接点相连；所述第二并联谐振单元由第二谐振电容Cr2和第二谐振电感Lr2并联而成，一端接地，另一端通过第二串联电感Lz2与耦合电感LI和第二电感L2的连接点相连。
整个镜频抑制带通滤波器为LTCC多层结构，如图2所示，由四层介质基板和五层导体层构成：第一导体层位于第一介质基板上表面；第二导体层位于第一、二介质基板之间；第三导体层位于第二、三介质基板之间；第四导体层位于第三、四介质基板之间；第五导体层位于第四介质基板下表面；所述四层介质基板为LTCC陶瓷介质基板，所述第一导体层采用LTCC印刷工艺印制于第一介质基板上表面，所述第二导体层采用LTCC印刷工艺印制于第二介质基板上表面，所述第三导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三介质基板上表面，所述第四导体层采用LTCC印刷工艺印制于第四介质基板上表面，所述第五导体层采用LTCC印刷工艺印制于第四介质基板下表面。
第一导体层为四段金属微带线，第二导体层为三段金属微带线，第三导体层为两段金属微带线；第四导体层为两个相同的矩形金属膜，每个矩形金属膜外侧边缘分别具有一条金属微带线与之相连，两个矩形金属膜内侧相互靠近但彼此不相连；第五导体层为全部覆盖第四介质基板下表面的金属地板层。
第一导体层的第一段金属微带线的始端接整个带通滤波器的信号输入端，第一导体层的第一段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔1接第二导体层的第一段金属微带线的始端，第二导体层的第一段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔2接第一导体层的第二段金属微带线的始端，第一导体层的第二段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔3接第二导体层的第二段金属微带线的始端，第二导体层的第二段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔4接第一导体层的第三段金属微带线的始端，第一导体层的第三段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔5接第二导体层的第三段金属微带线的始端，第二导体层的第三段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔6接第一导体层的第四段金属微带线的始端，第一导体层的第四段金属微带线的末端接整个带通滤波器的信号输出端。
第二导体层的第二段金属微带线的始端通过第二介质基板上相应位置处的通孔1接第三导体层的第一段金属微带线的始端，第三导体层的第一段金属微带线的末端通过第三介质基板上相应位置处的通孔1接第四导体层的第一矩形金属膜内侧边缘；第一导体层的第三段金属微带线的中端通过第一介质基板上相应位置处的通孔7和第二介质基板上相应位置处的通孔2接第三导体层的第二段金属微带线的始端，第三导体层的第二段金属微带线的末端通过第三介质基板上相应位置处的通孔2接第四导体层的第二矩形金属膜内侧边缘。
第四导体层中与两个矩形金属膜外侧边缘分别相连的两条金属微带线的端头分别通过一个第四介质基板相应位置处的通孔与金属地板层相连。
第一导体层的第二、三段金属微带线与第二导体层的第一、二、三段金属微带线共同构成等效电路中的三个串联的第一电感L1、耦合电感LI和第二电感L2；第三导体层的第一段金属微带线构成等效电路中的第一串联电感Lz1，第三导体层的第二段金属微带线构成等效电路中的第二串联电感Lz2；第四导体层的矩形金属膜与金属地板层以及之间的介质层共同构成等效电路中的第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2，第四导体层中与两个矩形金属膜外侧边缘分别相连的两条金属微带线构成等效电路中的第一谐振电感Lr1和第二谐振电感Lr2。
本发明的有益效果是：
本发明通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外衰减和镜频抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的插入损耗对通带和阻带的要求。本发明提供的带通滤波器具有体积小、性能优良、结构紧凑，可加工为贴片元件易于集成的优点。另外，该带通滤波器基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势。
附图说明
图1是本发明所述LTCC镜频抑制带通滤波器的等效电路图。
图2是本发明所述LTCC镜频抑制带通滤波器的结构示意图。
图3是本发明具体实施方式所述LTCC镜频抑制带通滤波器的侧视图。
图4是本发明具体实施方式所述LTCC谐波抑制带通滤波器的测试结果。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明具体实施方式的LTCC谐波抑制带通滤波器的结构及其等效电路在发明内容中已有详细描述，在此不再赘述，仅对各部分细节参数描述如下：
如图3所示：第一、二、三层介质基板厚度均为0.1mm，第四层介质基板厚度为0.2mm，第五导体层厚度为0.017mm；导体层均采用的金属是金；介质基板材料为Ferro A6M型LTCC陶瓷材料，其相对介电常数Er为6.3，介质损耗角正切tan为0.001，导电率σ为3×109S/m；整个器件体积仅为3.5mm×4mm×0.6mm。
测试结果如图4所示，该带通滤波器工作于2.8-3.1G赫兹，上边带镜频位置处有1个传输零点，通带内插损小于1.2dB，通带内回波损耗大于16dB。由于在上边带镜频位置处产生了一个传输零点，使得上边带非常陡峭，从而增强了对频率的选择性，并且在只使用两极谐振的情况下，有效地增大了带外衰减和镜频抑制效果。
综上，本发明提供的带通滤波器具有体积小、性能优良、结构紧凑，可加工为贴片元件易于集成的优点。另外，该带通滤波器基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势。该带通滤波器可广泛应用于射频无线通讯系统中。
Claims (1)
1、一种LTCC镜频抑制带通滤波器，为具有1个传输零点的两级带通滤波器，其等效电路为一对称电路结构：带通滤波器的信号输入端接第一电感L1的输入端，第一电感L1、耦合电感LI和第二电感L2顺序串联，第二电感L2的输出端接带通滤波器的信号输出端；第一电感L1和耦合电感LI的连接点与地之间具有第一并联谐振单元，在耦合电感LI和第二电感L2的连接点与地之间具有第二并联谐振单元；所述第一并联谐振单元由第一谐振电容Cr1和第一谐振电感Lr1并联而成，一端接地，另一端通过第一串联电感Lz1与第一电感L1和耦合电感LI的连接点相连；所述第二并联谐振单元由第二谐振电容Cr2和第二谐振电感Lr2并联而成，一端接地，另一端通过第二串联电感Lz2与耦合电感LI和第二电感L2的连接点相连；
其特征在于：
整个镜频抑制带通滤波器为LTCC多层结构，由四层介质基板和五层导体层构成：第一导体层位于第一介质基板上表面；第二导体层位于第一、二介质基板之间；第三导体层位于第二、三介质基板之间；第四导体层位于第三、四介质基板之间；第五导体层位于第四介质基板下表面；所述四层介质基板为LTCC陶瓷介质基板，所述第一导体层采用LTCC印刷工艺印制于第一介质基板上表面，所述第二导体层采用LTCC印刷工艺印制于第二介质基板上表面，所述第三导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三介质基板上表面，所述第四导体层采用LTCC印刷工艺印制于第四介质基板上表面，所述第五导体层采用LTCC印刷工艺印制于第四介质基板下表面；
第一导体层为四段金属微带线，第二导体层为三段金属微带线，第三导体层为两段金属微带线；第四导体层为两个相同的矩形金属膜，每个矩形金属膜外侧边缘分别具有一条金属微带线与之相连，两个矩形金属膜内侧相互靠近但彼此不相连；第五导体层为全部覆盖第四介质基板下表面的金属地板层；
第一导体层的第一段金属微带线的始端接整个带通滤波器的信号输入端，第一导体层的第一段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔1接第二导体层的第一段金属微带线的始端，第二导体层的第一段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔2接第一导体层的第二段金属微带线的始端，第一导体层的第二段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔3接第二导体层的第二段金属微带线的始端，第二导体层的第二段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔4接第一导体层的第三段金属微带线的始端，第一导体层的第三段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔5接第二导体层的第三段金属微带线的始端，第二导体层的第三段金属微带线的末端通过第一介质基板上相应位置处的通孔6接第一导体层的第四段金属微带线的始端，第一导体层的第四段金属微带线的末端接整个带通滤波器的信号输出端；
第二导体层的第二段金属微带线的始端通过第二介质基板上相应位置处的通孔1接第三导体层的第一段金属微带线的始端，第三导体层的第一段金属微带线的末端通过第三介质基板上相应位置处的通孔1接第四导体层的第一矩形金属膜内侧边缘；第一导体层的第三段金属微带线的中端通过第一介质基板上相应位置处的通孔7和第二介质基板上相应位置处的通孔2接第三导体层的第二段金属微带线的始端，第三导体层的第二段金属微带线的末端通过第三介质基板上相应位置处的通孔2接第四导体层的第二矩形金属膜内侧边缘；
第四导体层中与两个矩形金属膜外侧边缘分别相连的两条金属微带线的端头分别通过一个第四介质基板相应位置处的通孔与金属地板层相连；
第一导体层的第二、三段金属微带线与第二导体层的第一、二、三段金属微带线共同构成等效电路中的三个串联的第一电感L1、耦合电感LI和第二电感L2；第三导体层的第一段金属微带线构成等效电路中的第一串联电感Lz1，第三导体层的第二段金属微带线构成等效电路中的第二串联电感Lz2；第四导体层的矩形金属膜与金属地板层以及之间的介质层共同构成等效电路中的第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2，第四导体层中与两个矩形金属膜外侧边缘分别相连的两条金属微带线构成等效电路中的第一谐振电感Lr1和第二谐振电感Lr2。
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