CN105070985A - 一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器 - Google Patents

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张帅
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Abstract

本发明公开了一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其介质基板为0.93Mg0.97Zn0.035TiO3.005-0.07CaTiO3陶瓷基板；其中央设置有矩形封闭形状的环形谐振器；环形谐振器的左右两边水平对称地设置有输入馈线和输出馈线，在输入馈线和输出馈线的里端分别垂直向上设置有输入平行耦合线和输出平行耦合线，两平行耦合线与环形谐振器两边的距离均为0.25～0.35mm；环形谐振器下边的中间位置设置有方形微扰小环，方形微扰小环的上边中间位置设置有开路枝节，其长×宽为(2.8～3.2)×(1～2)mm。本发明较之FR4基滤波器的面积减小80％，增加了谐振器的设计自由度，有效控制了高次谐波，改善了对两通带的中心频率的控制，提高了第一通带的选择性，且结构简单、易于加工。

Description

一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器
技术领域
本发明属于微波通信的微带滤波器，具体涉及一种基板介电常数高，版图尺寸小，插入损耗低的微带双通带滤波器。
背景技术
随着现代武器装备型号的发展，现代军事武器装备更新换代速度之快，传统滤波器已远远不能满足需求。研究小型化、高品质滤波器有利于打破国际对高可靠、高功率承载微带线滤波器研制技术的封锁，填补国内对高品质微波滤波器研制的空白。对提高我国军事电子系统性能水平、电子对抗能力具有重要意义。近年来，特别是4G移动通信迅速发展，迫切的需求研制性能更佳，体积更小的滤波器，这也是未来微波滤波器发展的趋势之一。
目前，微带滤波器小型化主要有三个途径：设计结构紧凑的谐振器，例如采用多模谐振器及慢波结构；采用高介电常数的材料作为介质基板；采用多层结构，例如低温共烧陶瓷(LTCC)技术。其中采用高介电常数陶瓷材料作为介质基板能有效的减小滤波器的体积，由于波导波长与介电常数成反比，介电常数越大，波导波长就会越短，而一般滤波器都是由二分之一波长或四分之一波长谐振器构成的，因此采用高介电常数材料可以有效的减小滤波器的体积。
现在，市场上常用的微带介质基板材料主要是ROGERS公司生产的RT系列、TMM系列、FR-4系列等，这些材料与钛酸镁基微波介质陶瓷相比，介电常数低，损耗大，不利于滤波器的小型化。因此，寻找一种高介电常数，高品质因数，近零谐振频率温度系数的陶瓷作为微带滤波器的基板是研究者们努力的方向。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种高介电常数的陶瓷材料(0.93Mg0.97Zn0.035TiO3.005-0.07CaTiO3)作为微带滤波器的基板，来减小所设计滤波器的物理尺寸和插入损耗，实现滤波器的小型化和高选择性。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,包括介质基板、金属层和电路结构，其特征在于，所述介质基板8为0.93Mg0.97Zn0.035TiO3.005-0.07CaTiO3陶瓷基板；介质基板8的中央设置有环形谐振器5，环形谐振器5为封闭的矩形形状；环形谐振器5的左右两边与环形谐振器5的底边水平对称地设置有输入馈线1和输出馈线2，在输入馈线1和输出馈线2靠近环形谐振器5的一端分别垂直向上设置有输入平行耦合线3和输出平行耦合线4，输入平行耦合线3和输出平行耦合线4与环形谐振器5两边的距离均为0.25～0.35mm；环形谐振器5的下边中间位置设置有方形微扰小环6，方形微扰小环6也为封闭的矩形形状，其下边与环形谐振器5的下边重合；方形微扰小环6的上边中间位置设置有开路枝节7，开路枝节7与方形微扰小环6的上边呈垂直向下状态，其长×宽为(2.8～3.2)×(1～2)mm；
上述整个结构关于开路枝节7镜像对称；
所述输入馈线1和输出馈线2的长×宽均为(4～5)×(0.35～0.45)mm；
所述输入平行耦合线3和输出平行耦合线4的长×宽为(8～9.5)×(0.2～0.4)mm；
所述环形谐振器5为二分之一波长，其矩形外围的长×宽为(9～9.5)×(5～7)mm，线宽为0.55～0.7mm；
所述方形微扰小环6为四分之一波长，其矩形外围的长×宽为(4.8～5.5)×(3～3.6)mm，线宽为0.55～0.7mm；
所述开路枝节7的长×宽为(2.8～3.2)×1～2mm；
在介质基板8的下面设置有金属接地板9，即为所述的金属层。
所述介质基板8的介电常数为21.01，厚度为1mm，损耗为10-5。
根据权利要求1所述的一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其特征在于，所述介质基板(8)的制备方法为：
将化学原料MgO、TiO2、ZnO和CaCO3按(1-x)Mg0.97Zn0.035TiO3.005–xCaTiO3，其中x＝0.03～0.09的化学计量比进行配料，通过固相法，于1200～1300℃烧结，制成具有高品质因数的微波介质陶瓷。
所述输入馈线1和输出馈线2均为特征阻抗为50欧姆的微带线。
所述输入馈线1和输出馈线2为平行耦合馈电结构。
本发明的有益效果如下：
1.本发明采用高介电常数的钛酸镁基微波介质材料作为滤波器的基板，可以有效的减少滤波器的尺寸。与FR4基滤波器相比面积减小了80％，通带内的插入损耗也有所下降。
2.本发明通过在微扰小环内加载了开路枝节，使简并模分离，并相互耦合，形成双模。而介质基板的介电常数越大，滤波器的奇偶模相速差也就越大，这样将产生高次谐波，采用阶跃阻抗谐振器，将高次谐波有效控制，形成了双通带滤波器。开路枝节的高度和宽度可以自由控制，增加了谐振器的设计自由度，有效的控制高次谐波。
3.本发明的两个通带的中心频率容易控制。通过调整环形谐振器的长度和宽度可以对两个通带的中心频率进行调整，随着宽度的增加，两通带的中心频率都向低频方向移动；
4.本发明的微带双通带滤波器在第一通带的左侧产生了一个传输零点，提高了第一通带的选择性；
5.本发明的微带双通带滤波器结构简单，易于加工。
附图说明
图1为本发明的微带双通带滤波器的立体结构示意图；
图2为实施例中微带双通带滤波器仿真的频率响应曲线。
本发明附图标记如下：
1———输入馈线2———输出馈线
3———输入平行耦合线4———输出平行耦合线
5———环形谐振器6———方形微扰小环
7———开路枝节8———介质基板
9———金属接地板
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明中的微带双通带滤波器的版图结构如图1所示，该微带双通带滤波器的介质基板8为0.93Mg0.97Zn0.035TiO3.005-0.07CaTiO3陶瓷基板，其介电常数为21.01，厚度为1mm，损耗为10-5。介质基板8的下面设置有金属接地板9。
在介质基板8的中央设置有环形谐振器5，环形谐振器5为封闭的矩形形状；环形谐振器5为二分之一波长，其矩形外围的长×宽为9.38×6.0mm，线宽为0.65mm；
在环形谐振器5的左右两边与环形谐振器5的底边水平对称地设置有输入馈线1和输出馈线2，在输入馈线1和输出馈线2靠近环形谐振器5的一端分别垂直向上设置有输入平行耦合线3和输出平行耦合线4，输入平行耦合线3和输出平行耦合线4与环形谐振器5两边的距离均为0.3mm；所述输入馈线1和输出馈线2的长×宽均为4.5×0.4mm，所述输入平行耦合线3和输出平行耦合线4的长×宽为8.5×0.3mm。输入馈线1和输出馈线2均采用特性阻抗为50欧姆且为平行耦合结构的微带线。
环形谐振器5的下边中间位置设置有方形微扰小环6，方形微扰小环6也为封闭的矩形形状，其下边与环形谐振器5的下边重合，方形微扰小环6为四分之一波长，其矩形外围的长×宽为5.0×3.4mm，线宽为0.65mm；在方形微扰小环6的上边中间位置设置有开路枝节7，加载的开路枝节7嵌入方形微扰小环6内，开路枝节7与方形微扰小环6的上边呈垂直向下状态，其长×宽为3.0×1.5mm。
上述整个结构关于开路枝节7镜像对称；
上述实施例的相关数值均为本发明的优选数值。本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。
表1为本发明的高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器与现有技术的FR4基滤波器的性能对比。
表1
图2是本实施例中双通带滤波器仿真的频率响应曲线，图中包含两条曲线S11，S21，曲线S11是反射特性曲线，曲线S21是传输特曲线。由图可知，第一通带的中心频率是2.39GHz，插入损耗为-0.93dB，回波损耗为-19.34dB；第二通带的中心频率为3.27GHz，插入损耗为-1.03dB，回波损耗为-19.14dB，且在1.99GHz处产生一个传输零点。

Claims (5)

1.一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,包括介质基板、金属层和电路结构，其特征在于，所述介质基板（8）为0.93Mg0.97Zn0.035TiO3.005-0.07CaTiO3陶瓷基板；介质基板（8）的中央设置有环形谐振器（5），环形谐振器（5）为封闭的矩形形状；环形谐振器（5）的左右两边与环形谐振器（5）的底边水平对称地设置有输入馈线（1）和输出馈线（2），在输入馈线（1）和输出馈线（2）靠近环形谐振器（5）的一端分别垂直向上设置有输入平行耦合线（3）和输出平行耦合线（4），输入平行耦合线（3）和输出平行耦合线（4）与环形谐振器（5）两边的距离均为0.25～0.35mm；环形谐振器（5）的下边中间位置设置有方形微扰小环（6），方形微扰小环（6）也为封闭的矩形形状，其下边与环形谐振器（5）的下边重合；方形微扰小环（6）的上边中间位置设置有开路枝节（7），开路枝节（7）与方形微扰小环（6）的上边呈垂直向下状态，其长×宽为（2.8～3.2）×（1～2）mm；
上述整个结构关于开路枝节（7）镜像对称；
所述输入馈线（1）和输出馈线（2）的长×宽均为（4～5）×（0.35～0.45）mm；
所述输入平行耦合线（3）和输出平行耦合线（4）的长×宽为（8～9.5）×（0.2～0.4）mm；
所述环形谐振器（5）为二分之一波长，其矩形外围的长×宽为（9～9.5）×（5～7）mm，线宽为0.55～0.7mm；
所述方形微扰小环（6）为四分之一波长，其矩形外围的长×宽为（4.8～5.5）×（3～3.6）mm，线宽为0.55～0.7mm；
所述开路枝节（7）的长×宽为（2.8～3.2）×（1～2）mm；
在介质基板（8）的下面设置有金属接地板（9），即为所述的金属层。
2.根据权利要求1所述的一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其特征在于，所述介质基板（8）的介电常数为21.01，厚度为1mm，损耗为10-5。
3.根据权利要求1所述的一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其特征在于，所述介质基板（8）的制备方法为：
将化学原料MgO、TiO2、ZnO和CaCO3按（1-x）Mg0.97Zn0.035TiO3.005–xCaTiO3，其中x=0.03～0.09的化学计量比进行配料，通过固相法，于1200～1300℃烧结，制成具有高品质因数的微波介质陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其特征在于，所述输入馈线（1）和输出馈线（2）均为特征阻抗为50欧姆的微带线。
5.根据权利要求1所述的一种高介电常数陶瓷基微带双通带滤波器,其特征在于，所述输入馈线（1）和输出馈线（2）为平行耦合馈电结构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107069203A (zh) * 2017-04-15 2017-08-18 深圳市景程信息科技有限公司 小型化高增益滤波集成天线
CN107204502A (zh) * 2017-06-23 2017-09-26 南京理工大学 基于非对称耦合线的三模巴伦带通滤波器
CN107230828A (zh) * 2017-04-15 2017-10-03 深圳市景程信息科技有限公司 小型化滤波集成天线
CN115189108A (zh) * 2022-08-08 2022-10-14 河南科技大学 一种基于多模谐振器的双通带滤波器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101006028A (zh) * 2005-04-27 2007-07-25 株式会社村田制作所 介电陶瓷、制备介电陶瓷的方法和单片陶瓷电容器
CN101337810A (zh) * 2008-08-14 2009-01-07 广东风华高新科技股份有限公司 一种(MgZnCa)TiO3微波陶瓷介质材料及其制备方法
US20090189716A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 National Taiwan University Filter device with finite transmission zeros
CN101515661A (zh) * 2009-03-26 2009-08-26 上海大学 嵌套环形结构平行馈线的微带双模滤波器
CN101679123A (zh) * 2007-06-20 2010-03-24 株式会社村田制作所 电介质陶瓷组合物和层叠陶瓷电容器
CN101872882A (zh) * 2010-06-18 2010-10-27 上海交通大学 微带双模双通带带通滤波器
CN104241740A (zh) * 2014-07-16 2014-12-24 华南理工大学 一种采用耦合双环结构的四模/双频滤波器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101006028A (zh) * 2005-04-27 2007-07-25 株式会社村田制作所 介电陶瓷、制备介电陶瓷的方法和单片陶瓷电容器
CN101679123A (zh) * 2007-06-20 2010-03-24 株式会社村田制作所 电介质陶瓷组合物和层叠陶瓷电容器
US20090189716A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 National Taiwan University Filter device with finite transmission zeros
CN101337810A (zh) * 2008-08-14 2009-01-07 广东风华高新科技股份有限公司 一种(MgZnCa)TiO3微波陶瓷介质材料及其制备方法
CN101515661A (zh) * 2009-03-26 2009-08-26 上海大学 嵌套环形结构平行馈线的微带双模滤波器
CN101872882A (zh) * 2010-06-18 2010-10-27 上海交通大学 微带双模双通带带通滤波器
CN104241740A (zh) * 2014-07-16 2014-12-24 华南理工大学 一种采用耦合双环结构的四模/双频滤波器

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴顺华 等: ""高频、高QMTZ系统微波陶瓷的研究"", 《硅酸盐通报》 *
王传云 等: ""一种改进的双环双模带通滤波器设计"", 《赤峰学院学报（自然科学版）》 *
翟成成: ""(Mg1-xZnx)TiO3微波介质陶瓷的制备与研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技I辑》 *
褚瑞 等: ""一种新型双环双模带通滤波器"", 《电子学报》 *
赵海龙: ""MgTiO3-CaTiO3系统高频陶瓷材料研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技I辑》 *
颜海洋: ""高频高Q(Mg,Co)TiO3-CaTiO3系统陶瓷材料研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）信息科技辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107069203A (zh) * 2017-04-15 2017-08-18 深圳市景程信息科技有限公司 小型化高增益滤波集成天线
CN107230828A (zh) * 2017-04-15 2017-10-03 深圳市景程信息科技有限公司 小型化滤波集成天线
CN107204502A (zh) * 2017-06-23 2017-09-26 南京理工大学 基于非对称耦合线的三模巴伦带通滤波器
CN107204502B (zh) * 2017-06-23 2019-05-07 南京理工大学 基于非对称耦合线的三模巴伦带通滤波器
CN115189108A (zh) * 2022-08-08 2022-10-14 河南科技大学 一种基于多模谐振器的双通带滤波器
CN115189108B (zh) * 2022-08-08 2023-10-20 河南科技大学 一种基于多模谐振器的双通带滤波器

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