CN101621144A - 低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，包括输入端口、输出端口、三个并联谐振单元和两个零点设置单元等；各元件均采用两层以上低温共烧陶瓷工艺实现，其中输入电感、输出电感均采用分布参数的带状线设计；所述第一级间电感、第二级间电感均采用空间耦合和分布参数电感；第一级间电容和第二级间电容均采用空间耦合和分布参数电容；第一耦合电容为介质平板“Z”字形电容；三个并联谐振单元均用两层折叠耦合带状线设计，其中每层带状线一端悬空另一端接地；本发明体积小、重量轻、可靠性高、温度性能稳定好、电性能优异、成品率高、成本低、批量电性能一致性好。

Description

低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器。

背景技术

在微波通信系统、雷达等系统中，尤其是移动手持式无线通信终端和单兵卫星移动通信终端及军用与民用多模和多路通信系统终端、机载、弹载、宇航通信系统中，6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器是该波段接收和发射支路中的关键电子部件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。描述这种部件性能的主要技术指标有：通带工作频率范围、阻带频率范围、通带输入/输出电压驻波比、通带插入损耗、阻带衰减、形状因子、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。滤波器是一种对频率具有选择性的二端口网络，在许多微波系统中被广泛应用，利用它可以分离和组合不同频率的信号。移动通讯的迅速发展，对微波器件的电性能以及小型化、易集成、稳定性等提出了越来越高的要求。为了在器件小型化的同时降低其损耗，获得更高的品质因数，就需要寻求新的材料和技术。常规的设计和制造方法在微波频率低端(300MHz～1GHz)，由于波长较长(波长0.3米到1米)，滤波器的体积与工作波长成正比，因此体积较大(一般约为45mm×32mm×8mm)；如金属谐振腔构成的滤波器、微带线滤波器、块状介质滤波器等，体积太大，不能适应小型化的要求；而采用声表面波滤波器技术，虽然体积可以减小，但其电性能却有温度漂移缺点，而且成本高、插入损耗较大，在温度稳定性要求高和插入损耗要求低的应用场合均受到很大限制。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种体积小、重量轻、可靠性高、温度性能稳定好、电性能优异、成品率高、批量电性能一致性好、成本低的6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，包括接地端、输入端口、输入电感、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级级并联谐振单元、第一零点设置电路、第二零点设置电路、第一耦合电容、输出电感和输出端口；输入端口、输入电感、第一零点设置电路、第二零点设置电路、输出电感、输出端口顺次连接，输入电感和第一零点设置电路的连接处与地之间连接第一级并联谐振单元，第一零点设置电路和第二零点设置电路的连接处与地之间连接第二级并联谐振单元，第二零点设置电路和输出电感的连接处与地之间连接第三级并联谐振单元，第一耦合电容的一端连接在输入电感和第一零点设置电路及第一并联谐振单元的公共联接端，第一耦合电容的另一端连接在输出电感和第二零点设置电路及第三并联谐振单元的公共联接端，输出电感的另一端接表面安装的50欧姆阻抗输出端口的一端，输出端口的另一端接输出信号。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器利用多层低温共烧陶瓷工艺(LTCC)特点，采用立体多层叠层结构实现电路元件，大大缩小体积；(2)利用LTCC陶瓷介质介电常数高特点同样可大幅减小元件尺寸；(3)利用LTCC材料的低损耗特点和独特的电路结构实现优异的电性能；(4)利用低温陶瓷材料的高温度稳定性和可靠性，使得元件具有高温度稳定性和高可靠性；(5)利用LTCC工艺的大批量生产的一致性，获得高成品率和低成本。总之，本发明具有体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、电性能温度稳定性高、电路实现结构简单、电性能一致性好，可实现大批量生产、成本低、使用安装方便，可以用全自动贴片机安装和焊接、特别适用于火箭、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持终端中，以及对体积、重量、性能、可靠性有苛刻要求的相应系统中。

附图说明

图1是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的电原理图。

图2是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的外形及内部结构示意图。

图3是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的并联谐振单元结构示意图。

图4是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的实施例实物照片。

图5是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的实施例尺寸示意图。

图6是本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器实施例的主要性能测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

结合图1、图2和图3，本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器包括接地端GND、输入端口P1、输入电感L4、由第一电感L1和第一电容C1并联组成的第一级并联谐振单元、由电感第二L2和第二电容C2并联组成的第二级并联谐振单元、由第三电感L3和第三电容C3并联组成的第三级级并联谐振单元、由第一级间电感L12、第一级间电容C12并联组成的第一零点设置电路、由第二级间电感L23和第二级间电容C23并联组成的第二零点设置电路、第一耦合电容C4、输出电感L5和输出端口P2；表面安装的50欧姆阻抗输入端口P1一端接输入信号，另一端与输入电感L4、第一零点设置电路、第二零点设置电路、输出电感L5、输出端口P2顺次连接，输入电感L4和第一零点设置电路的连接处与地之间连接第一级并联谐振单元，第一零点设置电路和第二零点设置电路的连接处与地之间连接第二级并联谐振单元，第二零点设置电路和输出电感L5的连接处与地之间连接第三级并联谐振单元；第一耦合电容C4的一端连接在输入电感L4和第一零点设置电路及第一并联谐振单元的公共联接端，第一耦合电容C4的另一端连接在输出电感L5和第二零点设置电路及第三并联谐振单元的公共联接端，输出电感L5的另一端接表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的一端，输出端口P2的另一端接输出信号。

本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，第一级并联谐振单元由第一电感L1和第一电容C1并联组成；第二级并联谐振单元由第二电感L2和第二电容C2并联组成；第三级级并联谐振单元由第三电感L3和第三电容C3并联组成；第一零点设置电路由第一级间电感L12和第一级间电容C12并联组成；第二零点设置电路由第二级间电感L23和第二级间电容C23并联组成。

本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，接地端GND、输入端口P1、输出端口P2、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、输入电感L4、输出电感L5、第一级间电感L12、第二级间电感L23、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一耦合电容C4、第一级间电容C12、第二级间电容C23均采用五层低温共烧陶瓷工艺实现；其中输入电感L4、输出电感L5采用分布参数的带状线实现；三个并联谐振单元均用两层折叠耦合带状线实现，其中每层带状线一端悬空，另一端接地；第一级间电感L12采用第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电感；第二级间电感L23采用第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电感；第一级间电容C12采用第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电容；第二电容C23采用第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间空间耦合和布参数电容。第一耦合电容C4采用介质平板“Z”字形电容实现。

本发明6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的工作原理简述如下：输入的宽频带微波信号，经输入端口P1通过输入电感L4到达第一级并联谐振单元和第一零点设置电路及第一耦合电容C4相连接的一端，在第一级并联谐振单元的一端，宽频带微波信号中，在第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号进入第一零点设置电路，其余非第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第一级并联谐振单元中的第一电感L1和第一电容C1接地，实现第一级滤波；第一零点设置电路的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第一零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第一零点附近的微波频率信号通过第一零点设置电路中的第一级间电感L12和第一级间电容C12到达第二级并联谐振单元和第二零点设置电路相连接的一端，经过第一级滤波和第一零点设置电路的微波信号，在第二并联谐振单元谐振频率附近的微波信号进入第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间的第二零点设置电路中，其余非第二并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第二级并联谐振单元第二电感L2和第二电容C2接地，实现第二级滤波；第二零点设置电路的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第二零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第二零点附近的微波频率信号通过第二零点设置电路中的第二级间电感L23和第二级间电容C23到达第三级并联谐振单元和输出电感L5相连接的一端，经过第一级滤波、第二级滤波、第一零点设置电路和第二零点设置电路的微波信号，在第三并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过输出电感L5接表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的一端，其余非第三并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第三级并联谐振单元第三电感L3和第三电容C3接地，实现第三级滤波；经过第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第一零点设置电路和第二零点设置电路的宽频带微波信号，通过表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的另一端输出，从而实现高阻带抑制微波带通滤波功能。

结合图4和图5，图4为本发明实施例6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器的实物照片，图5为本发明实施例尺寸示意图，体积为2.5mm×2mm×1.2mm，重量小于0.05克；图6为本发明实施例6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器实施例的主要性能测试结果：在通带6.5GHz到7.1GHz的通带范围内，插入损耗小于1.3278dB，因而损耗低。带外抑制在1GHz到5.5GHz均在44.192dB以下，因而高阻带特点显著。由测试结果图可以看到两个明显的零点。

Claims (5)

1、一种6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，其特征在于：包括接地端[GND]、输入端口[P1]、输入电感[L4]、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元、第一零点设置电路、第二零点设置电路、第一耦合电容[C4]、输出电感[L5]和输出端口[P2]；输入端口[P1]、输入电感[L4]、第一零点设置电路、第二零点设置电路、输出电感[L5]、输出端口[P2]顺次连接，输入电感[L4]和第一零点设置电路的连接处与地之间连接第一级并联谐振单元，第一零点设置电路和第二零点设置电路的连接处与地之间连接第二级并联谐振单元，第二零点设置电路和输出电感[L5]的连接处与地之间连接第三级并联谐振单元；第一耦合电容[C4]的一端连接在输入电感[L4]和第一零点设置电路及第一并联谐振单元的公共联接端，第一耦合电容[C4]的另一端连接在输出电感[L5]和第二零点设置电路及第三并联谐振单元的公共联接端，输出电感[L5]的另一端接表面安装的50欧姆阻抗输出端口[P2]的一端，输出端口[P2]的另一端接输出信号。

2、根据权利要求1所述的6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，其特征在于：第一级并联谐振单元由第一电感[L1]和第一电容[C1]并联组成；第二级并联谐振单元由第二电感[L2]和第二电容[C2]并联组成；第三级级并联谐振单元由第三电感[L3]和第三电容[C3]并联组成；第一零点设置电路由第一级间电感[L12]和第一级间电容[C12]并联组成；第二零点设置电路由第二级间电感[L23]和第二级间电容[C23]并联组成。

3、根据权利要求1或2所述的6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，其特征在于：接地端[GND]、输入端口[P1]、输入电感[L4]、输出电感[L5]、输出端口[P2]、第一零点设置电路、第二零点设置电路、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元和第一耦合电容[C4]均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现；输入端口[P1]和输出端口[P2]均为表面安装的50欧姆阻抗的端口；其中输入电感[L4]、输出电感[L5]均采用分布参数的带状线结构实现；三个并联谐振单元均采用两层折叠耦合带状线实现；第一级间电感[L12]和第二级间电感[L23]均采用空间耦合和分布参数电感实现；第一级间电容[C12]和第二级间电容[C23]均采用空间耦合和分布参数电容实现；第一耦合电容[C4]为介质平板“Z”字形电容实现。

4、根据权利要求3所述的6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，其特征在于：输入端口[P1]、输入电感[L4]、输出电感[L5]、输出端口[P2]、第一零点设置电路、第二零点设置电路、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元和第一耦合电容[C4]均采用五层低温共烧陶瓷工艺实现。

5、根据权利要求3所述的6.8千兆赫低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器，其特征在于：第一级间电感[L12]采用第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电感实现；第二级间电感[L23]采用第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电感实现；第一级间电容[C12]采用第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电容实现；第二级间电容[C23]采用第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电容实现。

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