CN104269589B - 一种新型立体微型双模宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型立体微型双模宽带滤波器，包括输入/输出端口、内部接口、接口耦合带状线以及使用带状线结构实现的双模谐振级，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。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，适用于射频、微波及毫米波频段的通信、卫星通信等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频微波滤波器，特别是一种新型立体微型双模宽带滤波器。
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。在一些国防尖端设备中，现在的使用频段已经相当拥挤，所以卫星通信等尖端设备向着毫米波波段发展，所以微波毫米波波段滤波器已经成为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。
当前在射频微波频段使用范围较广的滤波器类型有声表面波滤波器、微带滤波器和LC滤波器。声表面波滤波器滤波特性较好，但是它的制作成本较高且对加工工艺的要求较为苛刻，良品率较低。微带滤波器和LC滤波器的体积较大不利于小型化集成。所述现有技术存在无法同时获得较好的滤波特性、微型化、良品率高和成本低特性的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由带状线结构实现体积小、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、温度性能稳定的新型双模宽带带通滤波器。
实现本发明目的的技术方案是：一种新型立体微型双模宽带滤波器，包括50欧姆阻抗输入端口、第一输入内部接口、第二输入内部接口、输入接口耦合带状线、双模谐振腔第一带状线、双模谐振腔第二带状线、双模谐振腔第三带状线、双模谐振腔第四带状线、双模谐振腔第五带状线、输出接口耦合带状线、输出内部第一接口、输出内部第二接口和50欧姆阻抗输出端口；
50欧姆阻抗输入端口的中心设置第一输入内部接口，第一输入内部接口的另一端与第二输入内部接口相连，第二输入内部接口的另一端与输入接口耦合带 状线相连，双模谐振腔第一带状线、双模谐振腔第二带状线、双模谐振腔第三带状线、双模谐振腔第四带状线和双模谐振腔第五带状线构成双模谐振腔，其中双模谐振腔第一带状线和双模谐振腔第五带状线分别位于双模谐振腔第二带状线的两端，双模谐振腔第一带状线和双模谐振腔第五带状线关于双模谐振腔第二带状线的中心奇对称，双模谐振腔第三带状线和双模谐振腔第四带状线位于双模谐振腔第二带状线中心位置的两侧，并关于双模谐振腔第二带状线对称；
双模谐振腔第一带状线位于输入接口耦合带状线的正上方，二者相互耦合，双模谐振腔第五带状线的下方设置输出接口耦合带状线，二者相互耦合；输出接口耦合带状线的另一端连接输出内部第一接口，输出内部第一接口的另一端连接输出内部第二接口，所述输出内部第二接口位于50欧姆阻抗输出端口的中心位置；
其中双模谐振腔第一带状线、双模谐振腔第二带状线、双模谐振腔第三带状线、双模谐振腔第四带状线、双模谐振腔第五带状线位于同一平面，第一输入内部接口、第二输入内部接口、输入接口耦合带状线、输出接口耦合带状线、输出内部第一接口、输出内部第二接口位于同一平面，上述两个平面相互平行。
与现有技术相比本发明的显著优点为：(1)本发明采用双模结构，带内平坦、通带内插损低；(2)滤波器带宽较宽；(3)体积小、重量轻、可靠性高；(4)电性能优异；(5)电路实现结构简单，可实现大批量生产，成品率高；(6)成本低；(7)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明一种新型立体微型双模宽带滤波器的外形及内部结构示意图。
图2是本发明一种新型立体微型双模宽带滤波器的侧视结构示意图。
图3是本发明一种新型立体微型双模宽带滤波器输出端的幅频特性曲线图。
图4是本发明一种新型立体微型双模宽带滤波器输入输出端口的群时延特性曲线图。
具体实施方式
结合图1，本发明一种新型立体微型双模宽带滤波器，包括50欧姆阻抗输 入端口P1、第一输入内部接口C1、第二输入内部接口C2、输入接口耦合带状线C3、双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第二带状线C5、双模谐振腔第三带状线C6、双模谐振腔第四带状线C7、双模谐振腔第五带状线C8、输出接口耦合带状线C9、输出内部第一接口C10、输出内部第二接口C11和50欧姆阻抗输出端口P2；
50欧姆阻抗输入端口P1的中心设置第一输入内部接口C1，第一输入内部接口C1的另一端与第二输入内部接口C2相连，第二输入内部接口C2的另一端与输入接口耦合带状线C3相连，双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第二带状线C5、双模谐振腔第三带状线C6、双模谐振腔第四带状线C7和双模谐振腔第五带状线C8构成双模谐振腔，其中双模谐振腔第一带状线C4和双模谐振腔第五带状线C8分别位于双模谐振腔第二带状线C5的两端，双模谐振腔第一带状线C4和双模谐振腔第五带状线C8关于双模谐振腔第二带状线C5的中心奇对称，双模谐振腔第三带状线C6和双模谐振腔第四带状线C7位于双模谐振腔第二带状线C5中心位置的两侧，并关于双模谐振腔第二带状线C5对称；
双模谐振腔第一带状线C4位于输入接口耦合带状线C3的正上方，二者相互耦合，双模谐振腔第五带状线C8的下方设置输出接口耦合带状线C9，二者相互耦合；输出接口耦合带状线C9的另一端连接输出内部第一接口C10，输出内部第一接口C10的另一端连接输出内部第二接口C11，所述输出内部第二接口C11位于50欧姆阻抗输出端口P2的中心位置；
其中双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第二带状线C5、双模谐振腔第三带状线C6、双模谐振腔第四带状线C7、双模谐振腔第五带状线C8位于同一平面，第一输入内部接口C1、第二输入内部接口C2、输入接口耦合带状线C3、输出接口耦合带状线C9、输出内部第一接口C10、输出内部第二接口C11位于同一平面，上述两个平面相互平行。
所述双模谐振腔第一带状线C4所在平面与第一输入内部接口C1所在平面之间的距离为0.04mm。
所述50欧姆阻抗输入端口P1、第一输入内部接口C1、第二输入内部接口C2、输入接口耦合带状线C3、双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第二带状线C5、双模谐振腔第三带状线C6、双模谐振腔第四带状线C7、双模谐振腔第 五带状线C8、输出接口耦合带状线C9、输出内部第一接口C10、输出内部第二接口C11和50欧姆阻抗输出端口P2的材料均为银，并且均通过多层低温共烧陶瓷工艺实现。
双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第三带状线C6、双模谐振腔第四带状线C7和双模谐振腔第五带状线C8在远离双模谐振腔第二带状线C5的一端接地。
根据奇偶模的分析方法，合理调整双模谐振腔的尺寸就能任意调整双模的谐振频率，当两种模式的谐振频率和耦合程度得当时，就能够得到性能优良的滤波器。
本发明的新型立体微型双模宽带滤波器，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，由于结构采用双模谐振的方式，即一种谐振结构产生两种谐振模式以及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。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例1
本发明的新型立体微型双模宽带滤波器的输入接口耦合带状线C3、双模谐振腔第一带状线C4、双模谐振腔第二带状线C5和双模谐振腔第三带状线C6的尺寸分别为1.8mm×0.25mm、1.9mm×0.3mm、3.2mm×0.3mm和1.95mm×0.3mm。
新型立体微型双模宽带滤波器的整体尺寸仅为4.8mm×4.2mm×1.5mm，其性能可从图3的仿真结果看出，由图3可知，通带带宽为4.61GHz～6.16GHz，通带内最小插入损耗为0.237dB，输入端口回波损耗均优于18.5dB；由图4可知，通带内群时延一致性较好。
由上可知，本发明采用双模结构，带内平坦、通带内插损低；滤波器带宽较宽；体积小、重量轻、可靠性高；电性能优异。
Claims (3)
1.一种新型立体微型双模宽带滤波器，其特征在于，包括50欧姆阻抗输入端口(P1)、第一输入内部接口(C1)、第二输入内部接口(C2)、输入接口耦合带状线(C3)、双模谐振腔第一带状线(C4)、双模谐振腔第二带状线(C5)、双模谐振腔第三带状线(C6)、双模谐振腔第四带状线(C7)、双模谐振腔第五带状线(C8)、输出接口耦合带状线(C9)、输出内部第一接口(C10)、输出内部第二接口(C11)和50欧姆阻抗输出端口(P2)；
50欧姆阻抗输入端口(P1)的中心设置第一输入内部接口(C1)，第一输入内部接口(C1)的另一端与第二输入内部接口(C2)相连，第二输入内部接口(C2)的另一端与输入接口耦合带状线(C3)相连，双模谐振腔第一带状线(C4)、双模谐振腔第二带状线(C5)、双模谐振腔第三带状线(C6)、双模谐振腔第四带状线(C7)和双模谐振腔第五带状线(C8)构成双模谐振腔，其中双模谐振腔第一带状线(C4)和双模谐振腔第五带状线(C8)分别位于双模谐振腔第二带状线(C5)的两端，双模谐振腔第一带状线(C4)和双模谐振腔第五带状线(C8)关于双模谐振腔第二带状线(C5)的中心奇对称，双模谐振腔第三带状线(C6)和双模谐振腔第四带状线(C7)位于双模谐振腔第二带状线(C5)中心位置的两侧，并关于双模谐振腔第二带状线(C5)对称,双模谐振腔第一带状线(C4)、双模谐振腔第三带状线(C6)、双模谐振腔第四带状线(C7)和双模谐振腔第五带状线(C8)在远离双模谐振腔第二带状线(C5)的一端接地；
双模谐振腔第一带状线(C4)位于输入接口耦合带状线(C3)的正上方，二者相互耦合，双模谐振腔第五带状线(C8)的下方设置输出接口耦合带状线(C9)，二者相互耦合；输出接口耦合带状线(C9)的另一端连接输出内部第一接口(C10)，输出内部第一接口(C10)的另一端连接输出内部第二接口(C11)，所述输出内部第二接口(C11)位于50欧姆阻抗输出端口(P2)的中心位置；
其中双模谐振腔第一带状线(C4)、双模谐振腔第二带状线(C5)、双模谐振腔第三带状线(C6)、双模谐振腔第四带状线(C7)、双模谐振腔第五带状线(C8)位于同一平面，第一输入内部接口(C1)、第二输入内部接口(C2)、输入接口耦合带状线(C3)、输出接口耦合带状线(C9)、输出内部第一接口(C10)、输出内部第二接口(C11)位于同一平面，上述两个平面相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种新型立体微型双模宽带滤波器，其特征在于，双模谐振腔第一带状线(C4)所在平面与第一输入内部接口(C1)所在平面之间的距离为0.04mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型立体微型双模宽带滤波器，其特征在于，所述50欧姆阻抗输入端口(P1)、第一输入内部接口(C1)、第二输入内部接口(C2)、输入接口耦合带状线(C3)、双模谐振腔第一带状线(C4)、双模谐振腔第二带状线(C5)、双模谐振腔第三带状线(C6)、双模谐振腔第四带状线(C7)、双模谐振腔第五带状线(C8)、输出接口耦合带状线(C9)、输出内部第一接口(C10)、输出内部第二接口(C11)和50欧姆阻抗输出端口(P2)的材料均为银，并且均通过多层低温共烧陶瓷工艺实现。
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| US5990765A (en) * | 1997-02-11 | 1999-11-23 | Com Dev Ltd. | Planar dual mode filters and a method of construction thereof |
| CN101950827A (zh) * | 2010-09-06 | 2011-01-19 | 华东交通大学 | 一种枝节加载式超宽带微波滤波器 |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Title |
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| "LTCC多级结构实现高性能微型带通滤波器的研究;戴永胜 等;《现代电子技术》;20140415;第37卷(第8期);第79-85页 * |
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