CN104393853A - 一种新型谐振结构的多层带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型谐振结构的多层带通滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、第一部分并联谐振单元、第一零点电容、第二部分串联谐振单元、第二零点电容、第三部分并联谐振单元、第三零点电容、第四部分串联谐振单元、第四零点电容和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明具有带外抑制度高、插损小、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、小型化且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

一种新型谐振结构的多层带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种新型谐振结构的多层带通滤波器。

背景技术

近年来，随着卫星电子、通信事业的蓬勃发展，国际微波射频领域已逐渐往低成本、高性能、小型化的方向发展，这类产品在未来的通信业具有超强的竞争力，这使得对于微波器件的尺寸、性能、成本提出了更加严格的要求。在现代无线通信系统以及微波毫米波通信、雷达等系统中，需要用到很低的频段工作频段，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。适用于超低频段的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。

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、温度性能稳定的新型谐振结构的多层带通滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种新型谐振结构的多层带通滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、第一部分并联谐振单元、第一零点电容、第二部分串联谐振单元、第二零点电容、第三部分并联谐振单元、第三零点电容、第四部分串联谐振单元、第四零点电容和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口；

输入端口与第一部分并联谐振单元连接，其中第一部分并联谐振单元由第一电感、第一电容并联组成，第一电容平行设置于第一电感的下方；第一零点电容与第一部分并联谐振单元串联接地，且第一零点电容平行设置于第一电容的下方；

第二部分串联谐振单元与输入端口连接，其中第二部分串联谐振单元由第二电感、第二电容串联组成，第二电容平行设置于第二电感的下方；第二零点电容与第二部分串联谐振单元并联，且第二零点电容平行设置于第二电感的下方，与第二电容在同一平面；

第三部分并联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容连接，其中第三部分并联谐振单元由第三电感、第三电容并联组成，第三电容平行设置于第三电感的上方；第三零点电容与第三部分并联谐振单元串联接地，且第三零点电容平行设置于第三电容的上方；

第四部分串联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容连接，其中第四部分串联谐振单元由第四电感、第四电容串联组成，第四电容平行设置于第四电感的上方；第四零点电容与第四部分串联谐振单元并联，且第四零点电容平行设置于第四电感的上方，与第四电容在同一平面；输出端口与第四电容连接；

所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感均为矩形螺旋式电感，第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均为平行式平板电容。

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)本发明通带范围内平坦、通带内插损低；(2)滤波器边带陡峭，带外抑制好；(3)体积小、重量轻、可靠性高；(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是本发明一实施方式的新型谐振结构的多层带通滤波器的结构示意图。

图2是图1实施例新型谐振结构的多层带通滤波器输出端的幅频特性以及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1，一种新型谐振结构的多层带通滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、第一部分并联谐振单元、第一零点电容C11、第二部分串联谐振单元、第二零点电容C22、第三部分并联谐振单元、第三零点电容C33、第四部分串联谐振单元、第四零点电容C44和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2；

输入端口P1与第一部分并联谐振单元连接，其中第一部分并联谐振单元由第一电感L1、第一电容C1并联组成，第一电容C1平行设置于第一电感L1的下方；第一零点电容C11与第一部分并联谐振单元串联接地，且第一零点电容C11平行设置于第一电容C1的下方；

第二部分串联谐振单元与输入端口P1连接，其中第二部分串联谐振单元由第二电感L2、第二电容C2串联组成，第二电容C2平行设置于第二电感L2的下方；第二零点电容C22与第二部分串联谐振单元并联，且第二零点电容C22平行设置于第二电感L2的下方，与第二电容C2在同一平面；

第三部分并联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容C2连接，其中第三部分并联谐振单元由第三电感L3、第三电容C3并联组成，第三电容C3平行设置于第三电感L3的上方；第三零点电容C33与第三部分并联谐振单元串联接地，且第三零点电容C33平行设置于第三电容C3的上方；

第四部分串联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容C2连接，其中第四部分串联谐振单元由第四电感L4、第四电容C4串联组成，第四电容C4平行设置于第四电感L4的上方；第四零点电容C44与第四部分串联谐振单元并联，且第四零点电容C44平行设置于第四电感L4的上方，与第四电容C4在同一平面；输出端口P2与第四电容C4连接；

四个零点电容可以在上边带和下边带分别产生传输零点，通过调整四个零点电容的大小、位置，可以改变传输零点的位置。

所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4均为矩形螺旋式电感，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4均为平行式平板电容。

表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、第一部分并联谐振单元、第一零点电容C11、第二部分串联谐振单元、第二零点电容C22、第三部分并联谐振单元、第三零点电容C33、第四部分串联谐振单元、第四零点电容C44、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。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种新型谐振结构的多层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。

本发明一种新型结构的串并联谐振滤波器的尺寸仅为5mm×9mm×2mm，其性能可从图2看出，通带带宽为110MHz～170MHz，通带内最大插入损耗为2.1dB，输入端口回波损耗均优于15dB，上边带抑制优于35dB，下边带抑制优于40dB，输入端口驻波比优于1.4。该滤波器与其他现有滤波器相比，带宽更宽带外抑制更优且体积更小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种新型谐振结构的多层带通滤波器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、第一部分并联谐振单元(L1、C1)、第一零点电容(C11)、第二部分串联谐振单元(L2、C2)、第二零点电容(C22)、第三部分并联谐振单元(L3、C3)、第三零点电容(C33)、第四部分串联谐振单元(L4、C4)、第四零点电容(C44)和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口(P2)；

输入端口(P1)与第一部分并联谐振单元(L1、C1)连接，其中第一部分并联谐振单元(L1、C1)由第一电感(L1)、第一电容(C1)并联组成，第一电容(C1)平行设置于第一电感(L1)的下方；第一零点电容(C11)与第一部分并联谐振单元(L1、C1)串联接地，且第一零点电容(C11)平行设置于第一电容(C1)的下方；

第二部分串联谐振单元(L2、C2)与输入端口(P1)连接，其中第二部分串联谐振单元(L2、C2)由第二电感(L2)、第二电容(C2)串联组成，第二电容(C2)平行设置于第二电感(L2)的下方；第二零点电容(C22)与第二部分串联谐振单元(L2、C2)并联，且第二零点电容(C22)平行设置于第二电感(L2)的下方，与第二电容(C2)在同一平面；

第三部分并联谐振单元(L3、C3)与第二部分串联谐振单元(L2、C2)中的第二电容(C2)连接，其中第三部分并联谐振单元(L3、C3)由第三电感(L3)、第三电容(C3)并联组成，第三电容(C3)平行设置于第三电感(L3)的上方；第三零点电容(C33)与第三部分并联谐振单元(L3、C3)串联接地，且第三零点电容(C33)平行设置于第三电容(C3)的上方；

第四部分串联谐振单元(L4、C4)与第二部分串联谐振单元(L2、C2)中的第二电容(C2)连接，其中第四部分串联谐振单元(L4、C4)由第四电感(L4)、第四电容(C4)串联组成，第四电容(C4)平行设置于第四电感(L4)的上方；第四零点电容(C44)与第四部分串联谐振单元(L4、C4)并联，且第四零点电容(C44)平行设置于第四电感(L4)的上方，与第四电容(C4)在同一平面；输出端口(P2)与第四电容(C4)连接；

所述第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)和第四电感(L4)均为矩形螺旋式电感，第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第四电容(C4)均为平行式平板电容。

2.根据权利要求1所述的新型谐振结构的多层带通滤波器，其特征在于：表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、第一部分并联谐振单元(L1、C1)、第一零点电容(C11)、第二部分串联谐振单元(L2、C2)、第二零点电容(C22)、第三部分并联谐振单元(L3、C3)、第三零点电容(C33)、第四部分串联谐振单元(L4、C4)、第四零点电容(C44)、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。