CN104078728A - 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器 - Google Patents

基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN104078728A
CN104078728A CN201410312696.1A CN201410312696A CN104078728A CN 104078728 A CN104078728 A CN 104078728A CN 201410312696 A CN201410312696 A CN 201410312696A CN 104078728 A CN104078728 A CN 104078728A
Authority
CN
China
Prior art keywords
open loop
metal wire
helical structure
via hole
loop metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410312696.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104078728B (zh
Inventor
吴亚芬
车文荃
金国生
冯文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201410312696.1A priority Critical patent/CN104078728B/zh
Publication of CN104078728A publication Critical patent/CN104078728A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104078728B publication Critical patent/CN104078728B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型的平面螺旋结构带通滤波器，包括两个螺旋形结构单元，两块金属板和金属化过孔；螺旋形结构单元由四层开环金属线以及连接各层金属线的金属化过孔组成，采用LTCC工艺实现多层立体绕线形成紧凑的螺旋形结构。该滤波器以一端短路的四分之一波长传输线为基本谐振单元，具有分布电感和分布电容效应，上下两块金属板用于增加谐振器的电容效应，相邻的谐振器之间同时存在电耦合和磁耦合，通过调节谐振器间距，开环金属线环绕形状和开环金属线与金属板之间间距等参量可以有效地控制电，磁耦合分量，从而有效地在相邻的谐振器之间引入混合电磁耦合，获得多个传输零点，在提高频率选择性的同时有效地减小了滤波器的尺寸。

Description

基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器
技术领域
本发明涉及微波滤波器技术领域，尤其涉及一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器。
背景技术
微波滤波器是现代通信系统中的重要组件，随着信息社会的快速发展，电子产品集成度越来越高，滤波器的平面化和小型化这一课题受到越来越多的关注；有限的频谱资源日趋紧张和匮乏对滤波器的频率选择度提出了更高的要求，因此具有设计高选择性的小型化平面结构滤波器具有较高的意义和价值。为了提高滤波器的频率选择性，增加滤波器阶数是常用的方法之一，缺点在于增加了滤波器的损耗和体积；通过交叉耦合，旁路耦合和源-负载耦合引入传输零点也是提高选择性的方法，但是这些耦合方式需要引入额外的结构，实现难度大。电磁混合耦合作为另外一种引入传输零点的方法具有较大的优势，它通过相邻谐振器之间的双重电磁耦合路径在通带附近引入传输零点。
现有的平面混合耦合滤波器结构多采用单平面或者双平面结构，采用四分之一波长或者二分之一波长谐振环作为谐振单元，利用耦合缝隙来实现混合耦合，一方面，这种谐振单元尺寸调节自由度小，另一方面，单靠平面的缝隙耦合很难方便有效地控制电，磁耦合分量；更重要的是，相对于多层结构，单平面或者双平面结构电路尺寸较大，小型化优势不明显。另外，现有的平面混合耦合滤波器的响应多为通带单侧具有一个零点，较难实现通带双侧都具有零点，因此频率选择性的提高效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，包括上层金属板、下层金属板、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板和下层金属板之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板和下层金属板，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线，所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔与上层金属板相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔与上层金属板相连。
螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板的通孔并与上层金属板不接触。
所述开环金属线为四分之三圈开环金属线。
上层金属板和下层金属板的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。
第一接地金属化过孔在下层金属板的投影位于下层金属板的左下端，第二接地金属化过孔在下层金属板的投影位于下层金属板的右下端。
左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：1）与四分之一波长或者二分之一波长开环谐振器相比，本发明采用螺旋形结构谐振器，设计自由度更高，通过调节谐振器间距，输入输出端口位置，开环金属线环绕形状，开环金属线与金属板之间间距等参量可以方便地调节耦合系数，外部品质因数和零点位置，从而获得所需的滤波器响应。2）与现有的平面混合耦合滤波器相比，本发明采用LTCC多层工艺，有效地减小了电路尺寸。3）与现有的混合耦合滤波器相比，本发明只需要两个谐振器就能产生双边零点，从而得到较对称的高选择性的带通响应。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器的三维结构示意图。
图2为本发明的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器单层开环金属线的示意图。
图3为本发明结构的HFSS软件仿真结果图。
具体实施方式
本发明的一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，包括上层金属板1、下层金属板2、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板1和下层金属板2之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板1和下层金属板2，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线3，所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线3通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔4与上层金属板1相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔5与上层金属板1相连。
螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板1的通孔并与上层金属板1不接触。
所述开环金属线3为四分之三圈开环金属线。
上层金属板1和下层金属板2的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。
第一接地金属化过孔4在下层金属板2的投影位于下层金属板2的左下端，第二接地金属化过孔5在下层金属板2的投影位于下层金属板2的右下端。
左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本发明的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器包括上层金属板1、下层金属板2、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，两个螺旋形结构单元位于上层金属板1和下层金属板2之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，金属化过孔连接上层金属板1和下层金属板2，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线3，四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线3通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，其中左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔4与上层金属板1相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔5与上层金属板1相连。螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板1的通孔并与上层金属板1不接触。开环金属线3为四分之三圈开环金属线。上层金属板1和下层金属板2的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。第一接地金属化过孔4在下层金属板2的投影位于下层金属板2的左下端，第二接地金属化过孔5在下层金属板2的投影位于下层金属板2的右下端。
根据传输线理论，一端短路的四分之一波长传输线的短路端磁场最强，开路端电场最强，采用螺旋结构将其垂直环绕之后，最大电场密度区和最大磁场密度区更加接近。将两个螺旋形结构单元相互对称地摆放在一起，方便地实现了电耦合和磁耦合共存，由于结构对称且紧凑，二阶滤波器的电耦合量和磁耦合量相位相反，大小相近。在通带附近的某些频率点，电，磁耦合量相互抵消，这些频率点就是传输零点所在的频率。
本发明的螺旋结构电磁混合耦合滤波器中心频率主要由螺旋形结构单元中的金属线总长度决定，通过改变螺旋形结构单元中的金属线总长度可以方便地调控滤波器的中心频率。通过调节两个谐振器间距和输入输出端口的位置分别调控滤波器的耦合系数和外部品质因数。通过调节开环金属线环绕形状和开环金属线与金属板之间间距可以控制滤波器左右零点的频率，两个谐振器间距以及输入输出端口的位置对左右零点的频率也有影响。
图3是图1中螺旋结构电磁混合耦合滤波器的仿真结果。采用的LTCC基板材料的相对介电常数为7.8，损耗角正切为0.005，金属材料为银。金属化过孔的直径均为0.1mm，开环金属线的宽度设置为0.29mm。滤波器总共有七层金属层，相邻金属层之间的间距由上至下依次为：0.14mm, 0.28mm,0.28mm,0.28mm,0.28mm,0.56mm。该滤波器的中心频率为0.96GHz，带宽为120MHz,带内回波损耗优于15dB，插入损耗为1.5 dB。此外还有2个传输零点，分别位于0.76GHz和1.44GHz，这些传输零点极大地提升了滤波器的频率选择性。本发明的滤波器尺寸仅为3.5mm×5.7mm,即0.031λ g ×0.051λ g ，其中λ g 为在滤波器中心频率处基板的导波波长。
因此，本发明提出的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，一方面在二阶情况下实现了较高的频率选择性，可以方便地实现想要的滤波器响应。另一方面，由于采用LTCC工艺以及多层螺旋结构，有效地减小了滤波器的面积，相对于现有的平面滤波器，其小型化优势十分明显。

Claims (6)

1.一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，包括上层金属板（1）、下层金属板（2）、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板（1）和下层金属板（2）之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板（1）和下层金属板（2），每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线（3），所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线（3）通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔（4）与上层金属板（1）相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔（5）与上层金属板（1）相连。
2.根据权利要求1所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板（1）的通孔并与上层金属板（1）不接触。
3.根据权利要求1或2所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，所述开环金属线（3）为四分之三圈开环金属线。
4.根据权利要求1或2所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，上层金属板（1）和下层金属板（2）的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。
5.根据权利要求1或2所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，第一接地金属化过孔（4）在下层金属板（2）的投影位于下层金属板（2）的左下端，第二接地金属化过孔（5）在下层金属板（2）的投影位于下层金属板（2）的右下端。
6.根据权利要求1或2所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式。
CN201410312696.1A 2014-07-03 2014-07-03 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器 Expired - Fee Related CN104078728B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410312696.1A CN104078728B (zh) 2014-07-03 2014-07-03 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410312696.1A CN104078728B (zh) 2014-07-03 2014-07-03 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104078728A true CN104078728A (zh) 2014-10-01
CN104078728B CN104078728B (zh) 2016-07-06

Family

ID=51599858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410312696.1A Expired - Fee Related CN104078728B (zh) 2014-07-03 2014-07-03 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104078728B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104638323B (zh) * 2015-02-06 2017-04-19 南京理工大学 基于ltcc技术的高选择性宽带多阶带通滤波器
CN107528113A (zh) * 2017-07-27 2017-12-29 西安电子工程研究所 一种小型化滤波器的设计方法
CN110492209A (zh) * 2019-08-16 2019-11-22 南京智能高端装备产业研究院有限公司 一种基于多层lcp电路技术的自封装超宽带平衡滤波器
CN111585536A (zh) * 2020-06-04 2020-08-25 武汉凡谷电子技术股份有限公司 一种多层滤波器
CN115165179A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 广东高标电子科技有限公司 一种扭矩检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030151863A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-14 Loren Ralph Power splitter having counter rotating circuit lines
CN102354777A (zh) * 2011-07-18 2012-02-15 西安瓷芯电子科技有限责任公司 一种ltcc低通滤波器
CN103647122A (zh) * 2013-12-30 2014-03-19 陈日清 一种双端口垂直螺旋带通滤波器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030151863A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-14 Loren Ralph Power splitter having counter rotating circuit lines
CN102354777A (zh) * 2011-07-18 2012-02-15 西安瓷芯电子科技有限责任公司 一种ltcc低通滤波器
CN103647122A (zh) * 2013-12-30 2014-03-19 陈日清 一种双端口垂直螺旋带通滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONG-SHENG DAI等: ""Miniaturized LTCC Wideband Bandpass Filter using Lumped-element Shunt LC Resonators"", 《MICROWAVE AND MILLIMETER WAVE TECHNOLOGY (ICMMT)》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104638323B (zh) * 2015-02-06 2017-04-19 南京理工大学 基于ltcc技术的高选择性宽带多阶带通滤波器
CN107528113A (zh) * 2017-07-27 2017-12-29 西安电子工程研究所 一种小型化滤波器的设计方法
CN110492209A (zh) * 2019-08-16 2019-11-22 南京智能高端装备产业研究院有限公司 一种基于多层lcp电路技术的自封装超宽带平衡滤波器
CN111585536A (zh) * 2020-06-04 2020-08-25 武汉凡谷电子技术股份有限公司 一种多层滤波器
CN115165179A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 广东高标电子科技有限公司 一种扭矩检测装置
CN115165179B (zh) * 2022-06-29 2023-12-12 广东高标智能科技股份有限公司 一种扭矩检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104078728B (zh) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8947175B2 (en) Low-pass filter
US9035718B2 (en) Directional coupler
KR101407727B1 (ko) 군위성 단말기용 siw 구조 및 적층형 구조를 갖는 소형 저손실 여파기
US20200303799A1 (en) Vertical transitions for microwave and millimeter wave communications systems having multi-layer substrates
US9698831B2 (en) Transformer and communication terminal device
CN104078728A (zh) 基于ltcc技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器
JP5824563B1 (ja) 小型スロット型アンテナ
JP2007013962A (ja) 多層帯域通過フィルタ
JP2011507312A (ja) 垂直共振器を有する積層ｒｆデバイス
US8947177B2 (en) Coupling mechanism for a PCB mounted microwave re-entrant resonant cavity
TW201417397A (zh) 多層基材上形成之微型槽式天線及其印刷電路板
CN103944528A (zh) 一种高抑制ltcc低通滤波器
CN108539336B (zh) 带宽可独立控制的hmsiw双模双频带滤波器
US9787276B2 (en) Electronic component
JP6204747B2 (ja) 電磁バンドギャップ素子及び電子回路
US9601816B2 (en) Dielectric line and electronic component
CN104681903A (zh) 基于srr和ds-csrr的新型可控双通带滤波器
US11081767B2 (en) Multilayered filter device
TWI572084B (zh) filter
US9634633B2 (en) Electronic component
JP3901130B2 (ja) 共振器、フィルタおよび通信装置
CN110011009B (zh) 一种带通滤波器
EP2924799B1 (en) Filtering circuit with slot line resonators
KR101430684B1 (ko) 공진 소자 및 이를 이용한 필터
JP3439985B2 (ja) 導波管型帯域通過フィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160706

Termination date: 20210703