CN105762467A - 一种shf波段微型双通带滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SHF波段微型双通带滤波器，涉及一种双通带滤波器，包括T型匹配电路、第一微波滤波器和第二微波滤波器；T型匹配电路由折叠带状传输线构成，微波滤波器包括表面贴装的50欧姆特征阻抗的输出端口、和以电容加载交指线构成的谐振单元，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明具有易调试、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，适用于相应微波频段的通信、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场合和相应的系统中。

Description

一种SHF波段微型双通带滤波器

技术领域

本发明涉及一种双通带滤波器，特别是一种SHF波段微型双通带滤波器。

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，对双工器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。描述这种部件性能的主要指标有：工作频率、隔离度、插入损耗、稳定度等。将不同频率的滤波器通过T型结匹配并联，可以实现双通带滤波器。

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，一种SHF波段微型双通带滤波器。

发明内容

本发明的目的是提供一种SHF波段微型双通带滤波器，采用LTCC技术将两个微波滤波器连接在一起，实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、使用方便、适用范围广、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的微型双通带滤波器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种SHF波段微型双通带滤波器，它包括T型匹配电路、第一微波滤波器和第二微波滤波器；

T型匹配电路为带状传输线所组成的T形结构带状线，T型匹配电路包括T-port1端口、T-port2端口和Input端口，T-port1端口与第一输入端口P1连接，T-port2与第二输入端口P3连接；

所述T-port1端口的电长度为：

1/4λ2；

λ2为第二微波滤波器中心频率所对应的波长；

特征阻抗为50欧姆；

所述T-port2端口的电长度为：

1/4λ1；

λ1为第一微波滤波器中心频率所对应的波长；

由阻抗变换公式Zin＝Z02/Zin＝Z02/ZL可知，在滤波器1的阻带，ZL1→0,则Zin1→无穷大，此时滤波器1近似开路，对滤波器2影响降到最低，滤波器2分析方法类似。

第一微波滤波器包括第一输入端口P1、第一输入电感Lin1、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、第一输出电感Lout1、第一Z形级间耦合带状线Z-shape1、第一输出端口P2和接地端；第一输入端口P1和第一输出端口P2分别设于第一微波滤波器的左右两侧；

第一级并联谐振单元包括主谐振级L1、金属柱Via1和对地加载电容C1，主谐振级L1通过金属柱Via1连接对地加载电容C1，对地加载电容C1设于主谐振级L1的上方；

第二级并联谐振单元包括主谐振级L2、金属柱Via2和对地加载电容C2，主谐振级L2通过金属柱Via2连接对地加载电容C2，对地加载电容C2设于主谐振级L2的下方；

第三级并联谐振单元包括主谐振级L3、金属柱Via3和对地加载电容C3，主谐振级L3通过金属柱Via3连接对地加载电容C3，对地加载电容C3设于主谐振级L3的上方；

第四级并联谐振单元包括主谐振级L4、金属柱Via4和对地加载电容C4，主谐振级L4通过金属柱Via4连接对地加载电容C4，对地加载电容C4设于主谐振级L4的上方；

第五级并联谐振单元包括主谐振级L5、金属柱Via5和对地加载电容C5，主谐振级L5通过金属柱Via5连接对地加载电容C5，对地加载电容C5位于主谐振级L5的上方；

主谐振级L1、主谐振级L3和主谐振级L5均为前端接地，主谐振级L2和主谐振级L4均为后端接地；

Z型交叉耦合线设于主谐振级L1、主谐振级L2、主谐振级L3、主谐振级L4和主谐振级L5的正下方，所述Z型交叉耦合线的两端均接地；

第一输入电感Lin1与第一输入端口P1连接，第一输出电感Lout1与第一输出端口P2连接；

第二微波滤波器F2包括第二输入端口P3、第二输入电感Lin2、第六级并联谐振单元、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、第二输出电感Lout2、第二Z形级间耦合带状线Z-shape2、第二输出端口P4和接地端；所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P4相连；

第六级并联谐振单元包括主谐振级L6、金属柱Via6和对地加载电容C6，主谐振级L6通过金属柱Via6连接对地加载电容6，对地加载电容C6设于主谐振级L6的上方；

第七级并联谐振单元包括主谐振级L7、金属柱Via7和对地加载电容C7，主谐振级L7通过金属柱Via7连接对地加载电容7，对地加载电容C7设于主谐振级L7的下方；

第八级并联谐振单元包括主谐振级L8、金属柱Via8和对地加载电容C8，主谐振级L8通过金属柱Via8连接对地加载电容8，对地加载电容C8设于主谐振级L8的上方；

第九级并联谐振单元包括主谐振级L9、金属柱Via9和对地加载电容C9，主谐振级L9通过金属柱Via9连接对地加载电容9，对地加载电容C9设于主谐振级L9的上方；

第十级并联谐振单元包括主谐振级L10、金属柱Via10和对地加载电容C10，主谐振级L10通过金属柱Via10连接对地加载电容10，对地加载电容C10设于主谐振级L10的上方；

第十一级并联谐振单元包括主谐振级L11、金属柱Via11和对地加载电容C11，主谐振级L11通过金属柱Via11连接对地加载电容11，对地加载电容C11设于主谐振级L11的上方；

主谐振级L6、主谐振级L8和主谐振级L10的均为前端接地，主谐振级L7、主谐振级L9和主谐振级L11均为后端接地；Z型交叉耦合线设于主谐振级L6、主谐振级L7、主谐振级L8、主谐振级L9、主谐振级L10和主谐振级L11的正下方，Z型交叉耦合线两端均接地；

第二输入电感Lin2与第二输入端口P3连接，第一输出电感Lout2与第二输出端口P4连接。

所述一种SHF波段微型双通带滤波器采用多层低温共烧陶瓷工艺制成。

第一输入端口P1、第二输入端口P3连接、第一输出端口P2和第二输出端口P4均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。

本发明所述的一种SHF波段微型双通带滤波器，采用LTCC技术将两个微波滤波器连接在一起，实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、使用方便、适用范围广、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的微型双通带滤波器；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；(2)可产生不同频率相同的信号波形；(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；(6)成本低。

附图说明

图1是本发明一种SHF波段微型双通带滤波器的外形结构示意图；

图2是本发明一种SHF波段微型双通带滤波器中第一微波滤波器的外形及内部结构示意图；

图3是本发明一种SHF波段微型双通带滤波器中第二微波滤波器的外形及内部结构示意图；

图4是本发明一种SHF波段微型双通带滤波器输出端口幅频曲线图；

图5是本发明一种SHF波段微型双通带滤波器输入端口回波损耗曲线图。

具体实施方式

如图1所示的一种SHF波段微型双通带滤波器，它包括T型匹配电路、第一微波滤波器和第二微波滤波器；

T型匹配电路为带状传输线所组成的T形结构带状线，T型匹配电路包括T-port1端口、T-port2端口和Input端口，T-port1端口与第一输入端口P1连接，T-port2与第二输入端口P3连接；

所述T-port1端口的电长度为：

1/4λ2；

λ2为第二微波滤波器中心频率所对应的波长；

特征阻抗为50欧姆；

所述T-port2端口的电长度为：

1/4λ1；

λ1为第一微波滤波器中心频率所对应的波长；

由阻抗变换公式Zin＝Z02/Zin＝Z02/ZL可知，在滤波器1的阻带，ZL1→0,则Zin1→无穷大，此时滤波器1近似开路，对滤波器2影响降到最低，滤波器2分析方法类似。

如图2所示的第一微波滤波器包括第一输入端口P1、第一输入电感Lin1、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、第一输出电感Lout1、第一Z形级间耦合带状线Z-shape1、第一输出端口P2和接地端；第一输入端口P1和第一输出端口P2分别设于第一微波滤波器的左右两侧；

第一级并联谐振单元包括主谐振级L1、金属柱Via1和对地加载电容C1，主谐振级L1通过金属柱Via1连接对地加载电容C1，对地加载电容C1设于主谐振级L1的上方；

第二级并联谐振单元包括主谐振级L2、金属柱Via2和对地加载电容C2，主谐振级L2通过金属柱Via2连接对地加载电容C2，对地加载电容C2设于主谐振级L2的下方；

第三级并联谐振单元包括主谐振级L3、金属柱Via3和对地加载电容C3，主谐振级L3通过金属柱Via3连接对地加载电容C3，对地加载电容C3设于主谐振级L3的上方；

第四级并联谐振单元包括主谐振级L4、金属柱Via4和对地加载电容C4，主谐振级L4通过金属柱Via4连接对地加载电容C4，对地加载电容C4设于主谐振级L4的上方；

第五级并联谐振单元包括主谐振级L5、金属柱Via5和对地加载电容C5，主谐振级L5通过金属柱Via5连接对地加载电容C5，对地加载电容C5位于主谐振级L5的上方；

主谐振级L1、主谐振级L3和主谐振级L5均为前端接地，主谐振级L2和主谐振级L4均为后端接地；

Z型交叉耦合线设于主谐振级L1、主谐振级L2、主谐振级L3、主谐振级L4和主谐振级L5的正下方，所述Z型交叉耦合线的两端均接地；

第一输入电感Lin1与第一输入端口P1连接，第一输出电感Lout1输出端口P2连接；

如图3所示的第二微波滤波器F2包括第二输入端口P3、第二输入电感Lin2、第六级并联谐振单元、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、第二输出电感Lout2、第二Z形级间耦合带状线Z-shape2、第二输出端口P4和接地端；所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P4相连；

第六级并联谐振单元包括主谐振级L6、金属柱Via6和对地加载电容C6，主谐振级L6通过金属柱Via6连接对地加载电容6，对地加载电容C6设于主谐振级L6的上方；

第七级并联谐振单元包括主谐振级L7、金属柱Via7和对地加载电容C7，主谐振级L7通过金属柱Via7连接对地加载电容7，对地加载电容C7设于主谐振级L7的下方；

第八级并联谐振单元包括主谐振级L8、金属柱Via8和对地加载电容C8，主谐振级L8通过金属柱Via8连接对地加载电容8，对地加载电容C8设于主谐振级L8的上方；

第九级并联谐振单元包括主谐振级L9、金属柱Via9和对地加载电容C9，主谐振级L9通过金属柱Via9连接对地加载电容9，对地加载电容C9设于主谐振级L9的上方；

第十级并联谐振单元包括主谐振级L10、金属柱Via10和对地加载电容C10，主谐振级L10通过金属柱Via10连接对地加载电容10，对地加载电容C10设于主谐振级L10的上方；

第十一级并联谐振单元包括主谐振级L11、金属柱Via11和对地加载电容C11，主谐振级L11通过金属柱Via11连接对地加载电容11，对地加载电容C11设于主谐振级L11的上方；

主谐振级L6、主谐振级L8和主谐振级L10的均为前端接地，主谐振级L7、主谐振级L9和主谐振级L11均为后端接地；Z型交叉耦合线设于主谐振级L6、主谐振级L7、主谐振级L8、主谐振级L9、主谐振级L10和主谐振级L11的正下方，Z型交叉耦合线两端均接地；

第二输入电感Lin2与第二输入端口P3连接，第一输出电感Lout2与第二输出端口P4连接。

所述一种SHF波段微型双通带滤波器采用多层低温共烧陶瓷工艺制成。

第一输入端口P1、第二输入端口P3连接、第一输出端口P2和第二输出端口P4均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。

本发明所示的一种SHF波段微型双通带滤波器，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SHF波段微型双通带滤波器，两个微波滤波器的尺寸均为3.2mm×2.5mm×1.2mm。其性能如图4和图5所示，通带分布为为3GHz～4.8GHz和7.5GHz～10GHz，输入端口回波损耗优于15dB，输出端口插入损耗优于1.6dB。

Claims (3)

1.一种SHF波段微型双通带滤波器，其特征在于：它包括T型匹配电路、第一微波滤波器和第二微波滤波器；

T型匹配电路为带状传输线所组成的T形结构带状线，T型匹配电路包括T-port1端口、T-port2端口和Input端口，T-port1端口与第一输入端口P1连接，T-port2与第二输入端口P3连接；

所述T-port1端口的电长度为：

1/4λ2；

λ2为第二微波滤波器中心频率所对应的波长；

特征阻抗为50欧姆；

所述T-port2端口的电长度为：

1/4λ1；

λ1为第一微波滤波器中心频率所对应的波长；

第一微波滤波器包括第一输入端口P1、第一输入电感Lin1、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、第一输出电感Lout1、第一Z形级间耦合带状线Z-shape1、第一输出端口P2和接地端；第一输入端口P1和第一输出端口P2分别设于第一微波滤波器的左右两侧；

第一级并联谐振单元包括主谐振级L1、金属柱Via1和对地加载电容C1，主谐振级L1通过金属柱Via1连接对地加载电容C1，对地加载电容C1设于主谐振级L1的上方；

第二级并联谐振单元包括主谐振级L2、金属柱Via2和对地加载电容C2，主谐振级L2通过金属柱Via2连接对地加载电容C2，对地加载电容C2设于主谐振级L2的下方；

第三级并联谐振单元包括主谐振级L3、金属柱Via3和对地加载电容C3，主谐振级L3通过金属柱Via3连接对地加载电容C3，对地加载电容C3设于主谐振级L3的上方；

第四级并联谐振单元包括主谐振级L4、金属柱Via4和对地加载电容C4，主谐振级L4通过金属柱Via4连接对地加载电容C4，对地加载电容C4设于主谐振级L4的上方；

第五级并联谐振单元包括主谐振级L5、金属柱Via5和对地加载电容C5，主谐振级L5通过金属柱Via5连接对地加载电容C5，对地加载电容C5位于主谐振级L5的上方；

主谐振级L1、主谐振级L3和主谐振级L5均为前端接地，主谐振级L2和主谐振级L4均为后端接地；

Z型交叉耦合线设于主谐振级L1、主谐振级L2、主谐振级L3、主谐振级L4和主谐振级L5的正下方，所述Z型交叉耦合线的两端均接地；

第一输入电感Lin1与第一输入端口P1连接，第一输出电感Lout1与第一输出端口P2连接；

第二微波滤波器F2包括第二输入端口P3、第二输入电感Lin2、第六级并联谐振单元、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、第二输出电感Lout2、第二Z形级间耦合带状线Z-shape2、第二输出端口P4和接地端；所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P4相连；

第六级并联谐振单元包括主谐振级L6、金属柱Via6和对地加载电容C6，主谐振级L6通过金属柱Via6连接对地加载电容6，对地加载电容C6设于主谐振级L6的上方；

第七级并联谐振单元包括主谐振级L7、金属柱Via7和对地加载电容C7，主谐振级L7通过金属柱Via7连接对地加载电容7，对地加载电容C7设于主谐振级L7的下方；

第八级并联谐振单元包括主谐振级L8、金属柱Via8和对地加载电容C8，主谐振级L8通过金属柱Via8连接对地加载电容8，对地加载电容C8设于主谐振级L8的上方；

第九级并联谐振单元包括主谐振级L9、金属柱Via9和对地加载电容C9，主谐振级L9通过金属柱Via9连接对地加载电容9，对地加载电容C9设于主谐振级L9的上方；

第十级并联谐振单元包括主谐振级L10、金属柱Via10和对地加载电容C10，主谐振级L10通过金属柱Via10连接对地加载电容10，对地加载电容C10设于主谐振级L10的上方；

第十一级并联谐振单元包括主谐振级L11、金属柱Via11和对地加载电容C11，主谐振级L11通过金属柱Via11连接对地加载电容11，对地加载电容C11设于主谐振级L11的上方；

主谐振级L6、主谐振级L8和主谐振级L10的均为前端接地，主谐振级L7、主谐振级L9和主谐振级L11均为后端接地；Z型交叉耦合线设于主谐振级L6、主谐振级L7、主谐振级L8、主谐振级L9、主谐振级L10和主谐振级L11的正下方，Z型交叉耦合线两端均接地；

第二输入电感Lin2与第二输入端口P3连接，第一输出电感Lout2与第二输出端口P4连接。

2.如权利要求1所述的一种SHF波段微型双通带滤波器，其特征在于：所述一种SHF波段微型双通带滤波器采用多层低温共烧陶瓷工艺制成。

3.如权利要求1所述的一种SHF波段微型双通带滤波器，其特征在于：第一输入端口P1、第二输入端口P3连接、第一输出端口P2和第二输出端口P4均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。