CN105762468A - 一种新型ltcc超宽带带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型LTCC超宽带带通滤波器，涉及一种带通滤波器，包括两个E型带状线结构的串联谐振单元与三个缺陷地开口谐振环实现。超宽带滤波器结构采用LTCC工艺技术实现。本发明具有体积小、耐高温、低成本、高品质、稳定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、环保性好等优点，广泛应用于移动通信、北斗导航系统等卫星通信，对电性能、材料一致性、热机械性、温度稳定性、工艺性及抗干扰性等高要求的系统与设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种带通滤波器，特别涉及一种新型LTCC超宽带带通滤波器。
背景技术
随着电子产业的迅猛发展，电子元件集成化、模组化、高性能、低成本已经成为国内外射频领域的发展方向，同时随着科技的日新月异，对无线通信的要求不仅仅在于简单的语音交流，而是追求高清视频等大数据量和高保密性。超宽带带通滤波器以及其系统结构简单、成本低、功耗小、安全性高、不易产生干扰、数据传输速率高等特点成为一个研究热点。这也对超宽带滤波器的综合性能提出了更高的要求。这种超宽带滤波器的主要指标有：通带插入损耗、通带回波损耗、矩形系数、时延频率特性、谐波抑制、阻带衰减、通带电压驻波比、品质因数等。带通滤波器允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。而其加工工艺有很多种类，近年来国内外大多采用的是低温共烧陶瓷技术。
低温共烧陶瓷LTCC是近年发展起来的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向。其采用多层陶瓷技术，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。利用LTCC制备片式无源集成器件和模块有许多优点，陶瓷材料具有优良的高频高品质特性，使用电导率高的金属材料作为导体，有利于系统的品质因子，也可适应大电流及耐高温的要求，其可将无源组件埋入多层电路基板，有利于提高系统组装密度，易于实现多层布线与封装一体化结构，可提高可靠性、耐高温、高湿等恶劣环境，采用非连续式的生产工艺，便于基板烧成前对每一层布线和互联通孔进行质量检测，降低成本。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，可以实现超宽带带通滤波器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型LTCC超宽带带通滤波器，实现一种由带状线结构实现体积小、耐高温、低成本、高品质、稳定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、环保性好的超宽带带通滤波器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型LTCC超宽带带通滤波器，包括一个3层基板，3层基板从上至下依次设置第一布线层、第二电容层和第三接地层；
3层基板上设有第一级E型微带线结构串联谐振单元、第二级E型微带线结构串联谐振单元、第一输入电感Lin、第一串联电容C4、第一八棱柱R1、第二八棱柱R2、第三八棱柱R3、第四八棱柱R4、第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3、第一输出电感Lout和接地端，第一输出电感Lout和第一输入电感Lin分别位于所述3层基板的左右两侧；
第一输入电感Lin、第一输出电感Lout、第一级E型微带线结构串联谐振单元和第二级E型微带线结构串联谐振单元设于第一布线层，第一串联电容C4设于第二电容层，第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3和接地端设于第三接地层，第三八棱柱R3、第四八棱柱R4连接第一层与第二层；第一八棱柱R1、第二八棱柱R2连接第一层与第三层；
第一级E型微带线结构串联谐振单元包括第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13和第四微带线L14，第二级E型微带线结构串联谐振单元包括第五微带线L21、第六微带线L22、第七微带线L23、第八微带线L24；
第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13第五微带线L21、第六微带线L22和第七微带线L23从右至左依次间隔设置；
第一微带线L11的连接端连接第一输入电感Lin，所述第一微带线L11的连接端还通过第四微带线L14连接第二微带线L12的连接端和第三微带线L13的连接端，第二微带线L12的开路端与第二八棱柱R2连接，第三微带线L13的开路端与第四八棱柱R4连接，第四八棱柱R4通过第一串联电容C1连接第三八棱柱R3，第三八棱柱R3还与第五微带线L21的连接端连接，第五微带线L21的连接端还通过第八微带线L24连接第六微带线L22的连接端、第七微带线L23的连接端和第一输出电感Lout，第五微带线L21的开路端开路，第六微带线L22的开路端连接第一八棱柱R1，第一八棱柱R1还与接地端连接；
第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3均连接接地端；第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3从左至右依次间隔设置。
所述第一八棱柱R1、所述第二八棱柱R2、所述第三八棱柱R3和所述第四八棱柱R4均为金属材料。
所述一种新型LTCC超宽带带通滤波器采用LTCC工艺制成。
本发明所述的一种新型LTCC超宽带带通滤波器，采用LTCC技术实现一种由带状线结构实现体积小、耐高温、低成本、高品质、稳定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、环保性好的超宽带滤波器；本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和混合多层基板加工技术，实现了更好的带内平坦度和更高的远端抑制度；本发明采用LTCC技术，体积小、重量轻、成本低、可靠性高，并且电路实现结构简单，易于大批量生产。
附图说明
图1是本发明一种新型LTCC超宽带带通滤波器的外形结构示意图；
图2是本发明一种新型LTCC超宽带带通滤波器的内部结构示意图；
图3是本发明一种新型LTCC超宽带带通滤波器输出端口的幅频特性曲线与输入端口的驻波特性曲线。
具体实施方式
如图1所示的一种新型LTCC超宽带带通滤波器，包括一个3层基板，3层基板从上至下依次设置第一布线层、第二电容层和第三接地层；
3层基板上设有第一级E型微带线结构串联谐振单元、第二级E型微带线结构串联谐振单元、第一输入电感Lin、第一串联电容C4、第一八棱柱R1、第二八棱柱R2、第三八棱柱R3、第四八棱柱R4、第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3、第一输出电感Lout和接地端，第一输出电感Lout和第一输入电感Lin分别位于所述3层基板的左右两侧；
如图2所示，第一输入电感Lin、第一输出电感Lout、第一级E型微带线结构串联谐振单元和第二级E型微带线结构串联谐振单元设于第一布线层，第一串联电容C4设于第二电容层，第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3和接地端设于第三接地层，第三八棱柱R3、第四八棱柱R4连接第一层与第二层；第一八棱柱R1、第二八棱柱R2连接第一层与第三层；
第一级E型微带线结构串联谐振单元包括第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13和第四微带线L14，第二级E型微带线结构串联谐振单元包括第五微带线L21、第六微带线L22、第七微带线L23、第八微带线L24；
第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13第五微带线L21、第六微带线L22和第七微带线L23从右至左依次间隔设置；
第一微带线L11的连接端连接第一输入电感Lin，所述第一微带线L11的连接端还通过第四微带线L14连接第二微带线L12的连接端和第三微带线L13的连接端，第二微带线L12的开路端与第二八棱柱R2连接，第三微带线L13的开路端与第四八棱柱R4连接，第四八棱柱R4通过第一串联电容C1连接第三八棱柱R3，第三八棱柱R3还与第五微带线L21的连接端连接，第五微带线L21的连接端还通过第八微带线L24连接第六微带线L22的连接端、第七微带线L23的连接端和第一输出电感Lout，第五微带线L21的开路端开路，第六微带线L22的开路端连接第一八棱柱R1，第一八棱柱R1还与接地端连接；
第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3均连接接地端；第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3从左至右依次间隔设置。
所述第一八棱柱R1、所述第二八棱柱R2、所述第三八棱柱R3和所述第四八棱柱R4均为金属材料。
所述一种新型LTCC超宽带带通滤波器采用LTCC工艺制成。
本发明所述的一种新型LTCC超宽带带通滤波器，由于采用多层LTCC工艺实现，所以具有非常高的温度稳定性、一致性，并且还具有一定强度的生带。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，使得成本降到最低。
本发明一种新型LTCC超宽带带通滤波器的尺寸为3mm×4mm×0.5mm。其性能如图3所示，新型LTCC超宽带带通滤波器通带带宽为3.5GHz～10GHz，输入端口回波损耗达到15dB，输出端口插入损耗达到1dB。
Claims (3)
1.一种新型LTCC超宽带带通滤波器，其特征在于：包括一个3层基板，3层基板从上至下依次设置第一布线层、第二电容层和第三接地层；
3层基板上设有第一级E型微带线结构串联谐振单元、第二级E型微带线结构串联谐振单元、第一输入电感Lin、第一串联电容C4、第一八棱柱R1、第二八棱柱R2、第三八棱柱R3、第四八棱柱R4、第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3、第一输出电感Lout和接地端，第一输出电感Lout和第一输入电感Lin分别位于所述3层基板的左右两侧；
第一输入电感Lin、第一输出电感Lout、第一级E型微带线结构串联谐振单元和第二级E型微带线结构串联谐振单元设于第一布线层，第一串联电容C4设于第二电容层，第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2、第三缺陷地开口谐振环C3和接地端设于第三接地层，第三八棱柱R3、第四八棱柱R4连接第一层与第二层；第一八棱柱R1、第二八棱柱R2连接第一层与第三层；
第一级E型微带线结构串联谐振单元包括第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13和第四微带线L14，第二级E型微带线结构串联谐振单元包括第五微带线L21、第六微带线L22、第七微带线L23、第八微带线L24；
第一微带线L11、第二微带线L12、第三微带线L13第五微带线L21、第六微带线L22和第七微带线L23从右至左依次间隔设置；
第一微带线L11的连接端连接第一输入电感Lin，所述第一微带线L11的连接端还通过第四微带线L14连接第二微带线L12的连接端和第三微带线L13的连接端，第二微带线L12的开路端与第二八棱柱R2连接，第三微带线L13的开路端与第四八棱柱R4连接，第四八棱柱R4通过第一串联电容C1连接第三八棱柱R3，第三八棱柱R3还与第五微带线L21的连接端连接，第五微带线L21的连接端还通过第八微带线L24连接第六微带线L22的连接端、第七微带线L23的连接端和第一输出电感Lout，第五微带线L21的开路端开路，第六微带线L22的开路端连接第一八棱柱R1，第一八棱柱R1还与接地端连接；
第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3均连接接地端；第一缺陷地开口谐振环C1、第二缺陷地开口谐振环C2与第三缺陷地开口谐振环C3从左至右依次间隔设置。
2.如权利要求1所述的一种新型LTCC超宽带带通滤波器，其特征在于：所述第一八棱柱R1、所述第二八棱柱R2、所述第三八棱柱R3和所述第四八棱柱R4均为金属材料。
3.如权利要求1所述的一种新型LTCC超宽带带通滤波器，其特征在于：所述一种新型LTCC超宽带带通滤波器采用LTCC工艺制成。
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