CN104377410A - 一种多级模块化高阻带抑制滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级模块化高阻带抑制滤波器，包括适用于表面贴装的输入/输出接口、以带状线结构实现的两个多级并联谐振单元模块，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、设计快捷和制造简单，成品率高、性能优等优点，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

一种多级模块化高阻带抑制滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种多级模块化高阻带抑制滤波器。

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，当系统中用到多个中心频率临近的滤波器时，为减小邻道间的相互干扰，需要滤波器阻带抑制非常高，特别是在一些国防尖端设备中，为保证系统性能，对滤波器电性能及其尺寸要求尤为苛刻。高阻带抑制微型微波中频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，可以实现具有边带陡峭高阻带抑制性能的LTCC滤波器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运用级联技术实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、设计快捷和制造简单，成品率高、性能优的微型带通滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种多级模块化高阻带抑制滤波器，包括表面贴装的欧姆阻抗输入端口P、输入电感in、第一并联谐振模块U、串联耦合连接电感、第二并联谐振模块U、输出电感out、表面贴装的欧姆阻抗输出端口P；第一并联谐振模块U由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、第五级并联谐振单元、第六级并联谐振单元、第一Z形级间耦合带状线组成。第二并联谐振模块U由第七级并联谐振单元、第八级并联谐振单元、第九级并联谐振单元、第十级并联谐振单元、第十一级并联谐振单元、第十二级并联谐振单元、第二Z形级间耦合带状线组成；第一并联谐振模块与第二并联谐振模块对称，对称中心为串联耦合连接电感，第一并联谐振模块与第二并联谐振模块通过串联耦合连接电感级联，第一并联谐振模块中，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、第五级并联谐振单元、第六级并联谐振单元、均为两层，且每层均在同一平面，第一级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成，第二级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成，第三级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成，第四级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成，第五级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成，第六级并联谐振单元、由第一层带状线、第二层带状线并联而成；第二并联谐振模块中，第七级并联谐振单元、第八级并联谐振单元、第九级并联谐振单元、第十级并联谐振单元、第十一级并联谐振单元、第十二级并联谐振单元、均与第一并联谐振模块对称；输入端口P通过输入电感in与第一级并联谐振单元中的第二层带状线连接，输出端口P通过输出电感out与第八级并联谐振单元中的第二层带状线连接；所述的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、第五级并联谐振单元、第七级并联谐振单元、分别接地、第八级并联谐振单元、第九级并联谐振单元、第十级并联谐振单元、第十一级并联谐振单元、第十二级并联谐振单元、分别接地。其中第一层所有带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，第二层带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，且接地端方向与第一层接地端相反。第一Z形级间耦合带状线、第一Z形级间耦合带状线两端均接地。

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）滤波器边带陡峭；（3）体积小、重量轻、可靠性高；（4）电性能优异，阻带抑制高；（5）电路实现结构简单，可实现大批量生产；（6）设计快捷和制造简单；（7）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 是本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器的外形及内部结构示意图。

图2是本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器输出端的幅频特性曲线。

图3是本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器的相频特性曲线。

图4是本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器输入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，本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器，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、第一并联谐振模块U1、串联耦合连接电感L67、第二并联谐振模块U2、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2；第一并联谐振模块U1由第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3、第四级并联谐振单元L4、C4、第五级并联谐振单元L5、C5、第六级并联谐振单元L6、C6、第一Z形级间耦合带状线LC1组成。第二并联谐振模块U2由第七级并联谐振单元L7、C7、第八级并联谐振单元L8、C8、第九级并联谐振单元L9、C9、第十级并联谐振单元L10、C10、第十一级并联谐振单元L11、C11、第十二级并联谐振单元L12、C12、第二Z形级间耦合带状线LC2组成；第一并联谐振模块与第二并联谐振模块对称，对称中心为串联耦合连接电感L45，第一并联谐振模块与第二并联谐振模块通过串联耦合连接电感L45级联，第一并联谐振模块中，第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3、第四级并联谐振单元L4、C4、第五级并联谐振单元L5、C5、第六级并联谐振单元L6、C6均为两层，且每层均在同一平面，第一级并联谐振单元L1、C1由第一层带状线C1、第二层带状线L1并联而成，第二级并联谐振单元L2、C2由第一层带状线C2、第二层带状线L2并联而成，第三级并联谐振单元L3、C3由第一层带状线C3、第二层带状线L3并联而成，第四级并联谐振单元L4、C4由第一层带状线C4、第二层带状线L4并联而成，第五级并联谐振单元L5、C5由第一层带状线C5、第二层带状线L5并联而成，第六级并联谐振单元L6、C6由第一层带状线C6、第二层带状线L6并联而成；第二并联谐振模块中，第七级并联谐振单元L7、C7、第八级并联谐振单元L8、C8、第九级并联谐振单元L9、C9、第十级并联谐振单元L10、C10、第十一级并联谐振单元L11、C11、第十二级并联谐振单元L12、C12均与第一并联谐振模块对称；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L1连接，输出端口P2通过输出电感Lout与第八级并联谐振单元中的第二层带状线L12连接；所述的第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3、第四级并联谐振单元L4、C4、第五级并联谐振单元L5、C5、第七级并联谐振单元L7、C7分别接地、第八级并联谐振单元L8、C8、第九级并联谐振单元L9、C9、第十级并联谐振单元L10、C10、第十一级并联谐振单元L11、C11、第十二级并联谐振单元L12、C12分别接地。其中第一层所有带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，第二层带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，且接地端方向与第一层接地端相反。第一Z形级间耦合带状线LC1、第一Z形级间耦合带状线LC2两端均接地。

结合图1，本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一并联谐振模块U1、串联耦合连接电感L67、第二并联谐振模块U2、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。

结合图1，本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器，在传输零点的设计上，采用第一Z形级间耦合带状线LC1在第二级并联谐振单元L2 C2和第五级并联谐振单元L5 C5之间引入交叉耦合，第二Z形级间耦合带状线LC2在第八级并联谐振单元L8 C8和第十一级并联谐振单元L11 C11之间引入交叉耦合，从而可以在上边带和下边带分别产生传输零点。通过调整Z形级间耦合带状线的大小、位置，可以改变传输零点的位置。

一种多级模块化高阻带抑制滤波器，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。

本发明一种多级模块化高阻带抑制滤波器的尺寸仅为9.6mm×4.2mm×1.5mm，其性能可从图2、图3、图4看出，通带带宽为3.1GHz~3.4GHz，通带内最小插入损耗为2.64dB，输入端口回波损耗均优于20dB，上边带抑制优于70dB，下边带抑制优于65dB，与其他现有滤波器相比，其抑制更高。端口相频呈线性变化，输入端口驻波比优于1.2。

Claims (3)

1.一种多级模块化高阻带抑制滤波器，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）、第一并联谐振模块（U1）、串联耦合连接电感（L67）、第二并联谐振模块（U2）、输出电感（Lout）和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口（P2）；第一并联谐振模块（U1）由第一级并联谐振单元（L1、C1）、第二级并联谐振单元（L2、C2）、第三级并联谐振单元（L3、C3）、第四级并联谐振单元（L4、C4）、第五级并联谐振单元（L5、C5）、第六级并联谐振单元（L6、C6）和第一Z形级间耦合带状线（LC1）组成；第二并联谐振模块（U2）由第七级并联谐振单元（L7、C7）、第八级并联谐振单元（L8、C8）、第九级并联谐振单元（L9、C9）、第十级并联谐振单元（L10、C10）、第十一级并联谐振单元（L11、C11）、第十二级并联谐振单元（L12、C12）和第二Z形级间耦合带状线（LC2）组成；第一并联谐振模块与第二并联谐振模块对称，对称中心为串联耦合连接电感（L45），第一并联谐振模块与第二并联谐振模块通过串联耦合连接电感（L45）级联，第一并联谐振模块中，第一级并联谐振单元（L1、C1）、第二级并联谐振单元（L2、C2）、第三级并联谐振单元（L3、C3）、第四级并联谐振单元（L4、C4）、第五级并联谐振单元（L5、C5）、第六级并联谐振单元（L6、C6）均为两层，且每层均在同一平面，第一级并联谐振单元（L1、C1）由第一层带状线（C1）、第二层带状线（L1）并联而成，第二级并联谐振单元（L2、C2）由第一层带状线（C2）、第二层带状线（L2）并联而成，第三级并联谐振单元（L3、C3）由第一层带状线（C3）、第二层带状线（L3）并联而成，第四级并联谐振单元（L4、C4）由第一层带状线（C4）、第二层带状线（L4）并联而成，第五级并联谐振单元（L5、C5）由第一层带状线（C5）、第二层带状线（L5）并联而成，第六级并联谐振单元（L6、C6）由第一层带状线（C6）、第二层带状线（L6）并联而成；第二并联谐振模块中，第七级并联谐振单元（L7、C7）、第八级并联谐振单元（L8、C8）、第九级并联谐振单元（L9、C9）、第十级并联谐振单元（L10、C10）、第十一级并联谐振单元（L11、C11）、第十二级并联谐振单元（L12、C12）均与第一并联谐振模块对称，每级并联谐振单元均为两层，每层均在同一平面；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（L1）连接，输出端口（P2）通过输出电感（Lout）与第八级并联谐振单元中的第二层带状线（L12）连接；所述第一级并联谐振单元（L1、C1）、第二级并联谐振单元（L2、C2）、第三级并联谐振单元（L3、C3）、第四级并联谐振单元（L4、C4）、第五级并联谐振单元（L5、C5）、第七级并联谐振单元（L7、C7）分别接地，第八级并联谐振单元（L8、C8）、第九级并联谐振单元（L9、C9）、第十级并联谐振单元（L10、C10）、第十一级并联谐振单元（L11、C11）、第十二级并联谐振单元（L12、C12）分别接地；其中第一层所有带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，第二层带状线接地端相同，一端接地，另一端开路，且接地端方向与第一层接地端相反；第一Z形级间耦合带状线（LC1）、第一Z形级间耦合带状线（LC2）两端均接地。

2.根据权利要求1所述的多级模块化高阻带抑制滤波器，其特征在于：表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）、输入电感（Lin）、第一并联谐振模块（U1）、串联耦合连接电感（L67）、第二并联谐振模块（U2）、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所述的多级模块化高阻带抑制滤波器，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（L1）连接，第一并联谐振模块（U1）通过串联耦合连接电感（L67）与第二并联谐振模块（U2）级联，输出端口（P2）通过输出电感（Lout）与第十二级并联谐振单元中的第二层带状线（L12）连接。