CN103985932A

CN103985932A - 一种新型结构的微型带通滤波器

Info

Publication number: CN103985932A
Application number: CN201410241308.5A
Authority: CN
Inventors: 陈相治; 李雁; 罗鸣; 朱丹; 戴永胜; 李永帅; 许心影; 杨茂雅; 周围; 周衍芳; 张超; 潘航
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-08-13

Abstract

本发明公开了一种新型结构的微型带通滤波器，包括适用于表面贴装的输入/输出接口、以接地电柱和带状线结构实现的五个并联谐振单元，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明具有频率覆盖广、插损小、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，适用于相应微波频段的通信、数字雷达、无线通信手持终端等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。

Description

一种新型结构的微型带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种新型结构的微型带通滤波器。

背景技术

近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波滤波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在现代无线通信系统以及微波毫米波通信、雷达等系统中，特别是在一些国防尖端设备中，需要用到比较高频段且体积小的微型带通滤波器。高频段微型带通滤波器是该波段接收和发射支路中的关键电子部件，描述这种部件性能的主要指标有：通带工作频率范围、阻带频率范围、通带插入损耗、阻带衰减、通带输入/输出电压驻波比、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。

低温共烧陶瓷是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能模块。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计多样性和灵活性及高频性能等方面都显现出众多优点，已成为无源集成的主流技术。其具有高Q值，便于内嵌无源器件，散热性好，可靠性高，耐高温，冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小，精度高，紧密型好，损耗小的微波器件。由于LTCC技术具有三维立体集成优势，在微波频段被广泛用来制造各种微波无源元件，实现无源元件的高度集成。基于LTCC工艺的叠层技术，可以实现三维集成，从而使各种微型微波滤波器具有尺寸小、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本等诸多优点，利用其三维集成结构特点，可以实现新型结构的微型带通滤波器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运用新型结构实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的微型带通滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种新型结构的微型带通滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一级并联谐振单元L11、L12、C11、C12、第二级并联谐振单元L21、L22、C21、C22、第三级并联谐振单元L31、L32、C31、C32、第四级并联谐振单元L41、L42、C41、C42、第五级并联谐振单元L51、L52、C51、C52、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2和上下两块平行接地端；各谐振单元均由两个接地电柱和两层带状线组成，且带状线每层均在同一平面，第一级并联谐振单元L11、L12、C11、C12由上接地电柱L11、第一层带状线C11、第二层带状线C12、下接地电柱L12组成，其中上接地电柱L11的一端与第一层带状线C11相连接，另一端接地，下接地电柱L12的一端与第二层带状线C12相连接，另一端接地；第二级并联谐振单元L21、L22、C21、C22由上接地电柱L21、第一层带状线C21、第二层带状线C22、下接地电柱L22组成，其中上接地电柱L21的一端与第一层带状线C21相连接，另一端接地，下接地电柱L22的一端与第二层带状线C22相连接，另一端接地；第三级并联谐振单元L31、L32、C31、C32由上接地电柱L31、第一层带状线C31、第二层带状线C32、下接地电柱L32组成，其中上接地电柱L31的一端与第一层带状线C31相连接，另一端接地，下接地电柱L32的一端与第二层带状线C32相连接，另一端接地；第四级并联谐振单元L41、L42、C41、C42由上接地电柱L41、第一层带状线C41、第二层带状线C42、下接地电柱L42组成，其中上接地电柱L41的一端与第一层带状线C41相连接，另一端接地，下接地电柱L42的一端与第二层带状线C42相连接，另一端接地；第五级并联谐振单元L51、L52、C51、C52由上接地电柱L51、第一层带状线C51、第二层带状线C52、下接地电柱L52组成，其中上接地电柱L51的一端与第一层带状线C51相连接，另一端接地，下接地电柱L52的一端与第二层带状线C52相连接，另一端接地；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、第四级并联谐振单元和第五级并联谐振单元之间没有直接物理相连，其中输入端口P1通过输入电感Lin与第一级并联谐振单元中的第二层带状线C12连接，输出端口P2通过输出电感Lout与第五级并联谐振单元中的第二层带状线C52连接；所述的上下接地电柱的一端分别与第一层带状线和第二层带状线连接，另一端分别接地。

与现有技术相比，由于本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成，所带来的显著优点是：（1）带内平坦、通带内插损低；（2）体积小、重量轻、可靠性高；（3）电性能优异，阻带抑制高；（4）电路实现结构简单，可实现大批量生产；（5）成本低；（6）使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。

附图说明

图1 是本发明新型结构的微型带通滤波器的外形及内部结构示意图。

图2是本发明新型结构的微型带通滤波器输出端的幅频特性曲线。

图3是本发明新型结构的微型带通滤波器输入输出端口的驻波特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明一种新型结构的微型带通滤波器，该微型带通滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一级并联谐振单元L11、L12、C11、C12、第二级并联谐振单元L21、L22、C21、C22、第三级并联谐振单元L31、L32、C31、C32、第四级并联谐振单元L41、L42、C41、C42、第五级并联谐振单元L51、L52、C51、C52、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2和上下两块平行接地端；各谐振单元均由两个接地电柱和两层带状线组成，且带状线每层均在同一平面，第一级并联谐振单元L11、L12、C11、C12由上接地电柱L11、第一层带状线C11、第二层带状线C12、下接地电柱L12组成，其中上接地电柱L11的一端与第一层带状线C11相连接，另一端接地，下接地电柱L12的一端与第二层带状线C12相连接，另一端接地；第二级并联谐振单元L21、L22、C21、C22由上接地电柱L21、第一层带状线C21、第二层带状线C22、下接地电柱L22组成，其中上接地电柱L21的一端与第一层带状线C21相连接，另一端接地，下接地电柱L22的一端与第二层带状线C22相连接，另一端接地；第三级并联谐振单元L31、L32、C31、C32由上接地电柱L31、第一层带状线C31、第二层带状线C32、下接地电柱L32组成，其中上接地电柱L31的一端与第一层带状线C31相连接，另一端接地，下接地电柱L32的一端与第二层带状线C32相连接，另一端接地；第四级并联谐振单元L41、L42、C41、C42由上接地电柱L41、第一层带状线C41、第二层带状线C42、下接地电柱L42组成，其中上接地电柱L41的一端与第一层带状线C41相连接，另一端接地，下接地电柱L42的一端与第二层带状线C42相连接，另一端接地；第五级并联谐振单元L51、L52、C51、C52由上接地电柱L51、第一层带状线C51、第二层带状线C52、下接地电柱L52组成，其中上接地电柱L51的一端与第一层带状线C51相连接，另一端接地，下接地电柱L52的一端与第二层带状线C52相连接，另一端接地；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、第四级并联谐振单元和第五级并联谐振单元之间没有直接物理相连，其中输入端口P1通过输入电感Lin与第一级并联谐振单元中的第二层带状线C12连接，输出端口P2通过输出电感Lout与第五级并联谐振单元中的第二层带状线C52连接；所述的上下接地电柱的一端分别与第一层带状线和第二层带状线连接，另一端分别接地。

结合图1，本发明一种新型结构的微型带通滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一级并联谐振单元L11、L12、C11、C12、第二级并联谐振单元L21、L22、C21、C22、第三级并联谐振单元L31、L32、C31、C32、第四级并联谐振单元L41、L42、C41、C42、第五级并联谐振单元L51、L52、C51、C52、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

一种新型结构的微型带通滤波器，由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成，所以具有非常高的可靠性和温度稳定性，由于结构采用三维立体集成和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，从而使体积大幅减小。

本发明新型结构的微型带通滤波器的尺寸仅为3mm×2mm×1.2mm，其性能可从图2、图3看出，通带带宽为5.8GHz~7.2GHz，通带内最小插入损耗为0.87dB，输入端口回波损耗均优于14dB，上边带抑制优于40dB，下边带抑制优于40dB，输入端口驻波比优于1.6。

Claims

1.一种新型结构的微型带通滤波器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）、输入电感（Lin）、第一级并联谐振单元（L11、L12、C11、C12）、第二级并联谐振单元（L21、L22、C21、C22）、第三级并联谐振单元（L31、L32、C31、C32）、第四级并联谐振单元（L41、L42、C41、C42）、第五级并联谐振单元（L51、L52、C51、C52）、输出电感（Lout）、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口（P2）和上下两块平行接地端；各谐振单元均由两个接地电柱和两层带状线组成，且带状线每层均在同一平面，第一级并联谐振单元（L11、L12、C11、C12）由上接地电柱（L11）、第一层带状线（C11）、第二层带状线（C12）、下接地电柱（L12）组成，其中上接地电柱（L11）的一端与第一层带状线（C11）相连接，另一端接地，下接地电柱（L12）的一端与第二层带状线（C12）相连接，另一端接地；第二级并联谐振单元（L21、L22、C21、C22）由上接地电柱（L21）、第一层带状线（C21）、第二层带状线（C22）、下接地电柱（L22）组成，其中上接地电柱（L21）的一端与第一层带状线（C21）相连接，另一端接地，下接地电柱（L22）的一端与第二层带状线（C22）相连接，另一端接地；第三级并联谐振单元（L31、L32、C31、C32）由上接地电柱（L31）、第一层带状线（C31）、第二层带状线（C32）、下接地电柱（L32）组成，其中上接地电柱（L31）的一端与第一层带状线（C31）相连接，另一端接地，下接地电柱（L32）的一端与第二层带状线（C32）相连接，另一端接地；第四级并联谐振单元（L41、L42、C41、C42）由上接地电柱（L41）、第一层带状线（C41）、第二层带状线（C42）、下接地电柱（L42）组成，其中上接地电柱（L41）的一端与第一层带状线（C41）相连接，另一端接地，下接地电柱（L42）的一端与第二层带状线（C42）相连接，另一端接地；第五级并联谐振单元（L51、L52、C51、C52）由上接地电柱（L51）、第一层带状线（C51）、第二层带状线（C52）、下接地电柱（L52）组成，其中上接地电柱（L51）的一端与第一层带状线（C51）相连接，另一端接地，下接地电柱（L52）的一端与第二层带状线（C52）相连接，另一端接地；其中输入端口（P1）通过输入电感（Lin）与第一级并联谐振单元中的第二层带状线（C12）连接，输出端口（P2）通过输出电感（Lout）与第五级并联谐振单元中的第二层带状线（C52）连接；所述的上下接地电柱的一端分别与第一层带状线和第二层带状线连接，另一端分别接地。

2.根据权利要求1所述的新型结构的微型带通滤波器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）、输入电感（Lin）、第一级并联谐振单元（L11、L12、C11、C12）、第二级并联谐振单元（L21、L22、C21、C22）、第三级并联谐振单元（L31、L32、C31、C32）、第四级并联谐振单元（L41、L42、C41、C42）、第五级并联谐振单元（L51、L52、C51、C52）、输出电感（Lout）、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口（P2）和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

3.根据权利要求1或2所述的新型结构的微型带通滤波器，其特征在于：输入端口（P1）通过输入电感（Lin）与第一级并联谐振单元中的第二层带状线（C12）连接，输出端口（P2）通过输出电感（Lout）与第五级并联谐振单元中的第二层带状线（C52）连接。