CN105762469A - 一种新型多层谐振结构超宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，涉及一种滤波器，包括输入端口、输出端口、屏蔽层SD1、谐振单元A1、屏蔽层SD2、屏蔽层SD3、谐振单元A2和屏蔽层SD4，采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现；本发明具有重量轻、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
技术领域
本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种新型多层谐振结构超宽带滤波器。
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。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，可以实现新型多层谐振结构超宽带滤波器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，采用LTCC技术实现体积小、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、温度性能稳定的高性能滤波器模块。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，包括输入端口、输出端口、屏蔽层SD1、谐振单元A1、屏蔽层SD2、屏蔽层SD3、谐振单元A2和屏蔽层SD4，所述屏蔽层SD1、所述谐振单元A1、所述屏蔽层SD2、所述屏蔽层SD3、所述谐振单元A2和所述屏蔽层SD4为从上至下依次设置，所述输入端口和所述输出端口分别设于所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器的左右两边；
谐振单元A1包括第一Z型耦合单元Z1、第一级谐振单元、第二级谐振单元、第三级谐振单元和第四级谐振单元，第一级谐振单元和第四级谐振单元为前后间隔设置；第二级谐振单元和第三级谐振单元为前后间隔设置；
所述谐振单元A1从上至下依次设有第一耦合层、第一电感层、第一电容层，第二电感层、第二电容层、第三电容层和第四电容层；
第一Z型耦合单元Z1设在第一耦合层上；
第一级谐振单元包括第一螺旋电感L1和第一电容C1，第一电容C1包括上下两层，第一螺旋电感L1和第一电容C1的上层均设在第一电感层上，所述第一螺旋电感L1的一端连接地线，另一端通过所述第一电容C1的上层连接地线；所述第一电容C1的下层设在第一电容层上；
第二级谐振单元包括第二螺旋电感L2、第二电容C2和第五电容C5，第二电容C2包括上中下三层，第二螺旋电感L2、第二电容C2的上层均设在第二电感层上，所述第二电容C2的中层设在第二电容层上，所述第二电容C2的下层设在第三电容层上，第五电容C5设在第四电容层上；第二螺旋电感L2的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第二电容C2上层和下层；第五电容C5连接地线；
第四级谐振单元包括第四螺旋电感L4和第四电容C4，第四电容C4包括上下两层，第四螺旋电感L4和第四电容C4的上层均设在第四电感层上，所述第四螺旋电感L4的一端连接地线，另一端通过所述第四电容C4的上层连接地线；所述第四电容C4的下层设在第一电容层上；
第三级谐振单元包括第三螺旋电感L3、第三电容C3和第六电容C6，第三电容C3包括上中下三层，第三螺旋电感L3、第三电容C3的上层均设在第二电感层上，所述第三电容C3的中层设在第二电容层上，所述第三电容C3的下层设在第三电容层上，第六电容C6设在第四电容层上；第三螺旋电感L3的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第三电容C3上层和下层；第六电容C6连接地线；
谐振单元A2是与谐振单元A1具有相同结构的超宽带带通滤波器的谐振单元。
所述输入端口和输出端口均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。
所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器采用LTCC工艺制成。
所述谐振单元A1和谐振单元A2均为半集总半分布的超宽带带通滤波器的谐振单元。
本发明所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，采用LTCC技术将实现了更好的滤波效果，并且达到了更优异的电气性能；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是本发明一种新型多层谐振结构超宽带滤波器的外形结构示意图；
图2是本发明一种新型多层谐振结构超宽带滤波器中半集总半分布带通滤波器的外形及内部结构示意图；
图3是本发明一种新型多层谐振结构超宽带滤波器中低通滤波器的幅频特性曲线和驻波特性曲线。
具体实施方式
如图1所示的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，包括输入端口、输出端口、屏蔽层SD1、谐振单元A1、屏蔽层SD2、屏蔽层SD3、谐振单元A2和屏蔽层SD4，所述屏蔽层SD1、所述谐振单元A1、所述屏蔽层SD2、所述屏蔽层SD3、所述谐振单元A2和所述屏蔽层SD4为从上至下依次设置，所述输入端口和所述输出端口分别设于所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器的左右两边；
如图2所示，谐振单元A1包括第一Z型耦合单元Z1、第一级谐振单元、第二级谐振单元、第三级谐振单元和第四级谐振单元，第一级谐振单元和第四级谐振单元为前后间隔设置；第二级谐振单元和第三级谐振单元为前后间隔设置；
所述谐振单元A1从上至下依次设有第一耦合层、第一电感层、第一电容层，第二电感层、第二电容层、第三电容层和第四电容层；
第一Z型耦合单元Z1设在第一耦合层上；
第一级谐振单元包括第一螺旋电感L1和第一电容C1，第一电容C1包括上下两层，第一螺旋电感L1和第一电容C1的上层均设在第一电感层上，所述第一螺旋电感L1的一端连接地线，另一端通过所述第一电容C1的上层连接地线；所述第一电容C1的下层设在第一电容层上；
第二级谐振单元包括第二螺旋电感L2、第二电容C2和第五电容C5，第二电容C2包括上中下三层，第二螺旋电感L2、第二电容C2的上层均设在第二电感层上，所述第二电容C2的中层设在第二电容层上，所述第二电容C2的下层设在第三电容层上，第五电容C5设在第四电容层上；第二螺旋电感L2的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第二电容C2上层和下层；第五电容C5连接地线；
第四级谐振单元包括第四螺旋电感L4和第四电容C4，第四电容C4包括上下两层，第四螺旋电感L4和第四电容C4的上层均设在第四电感层上，所述第四螺旋电感L4的一端连接地线，另一端通过所述第四电容C4的上层连接地线；所述第四电容C4的下层设在第一电容层上；
第三级谐振单元包括第三螺旋电感L3、第三电容C3和第六电容C6，第三电容C3包括上中下三层，第三螺旋电感L3、第三电容C3的上层均设在第二电感层上，所述第三电容C3的中层设在第二电容层上，所述第三电容C3的下层设在第三电容层上，第六电容C6设在第四电容层上；第三螺旋电感L3的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第三电容C3上层和下层；第六电容C6连接地线；
谐振单元A2是与谐振单元A1具有相同结构的超宽带带通滤波器的谐振单元。
所述输入端口和输出端口均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。
所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器采用LTCC工艺制成。
所述谐振单元A1和谐振单元A2均为半集总半分布的超宽带带通滤波器的谐振单元。
本发明所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，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。
本发明所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器的尺寸仅为4.5mm×3.2mm×2mm。其性能如图3所示，频率范围为0.95G～1.325GHz，相对带宽达到33％以上，插入损耗均小于-2.5dB，带外0.1GHz达到-37dB以上，可见设计结果十分优秀。
Claims (4)
1.一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，其特征在于：包括输入端口、输出端口、屏蔽层SD1、谐振单元A1、屏蔽层SD2、屏蔽层SD3、谐振单元A2和屏蔽层SD4，所述屏蔽层SD1、所述谐振单元A1、所述屏蔽层SD2、所述屏蔽层SD3、所述谐振单元A2和所述屏蔽层SD4为从上至下依次设置，所述输入端口和所述输出端口分别设于所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器的左右两边；
谐振单元A1包括第一Z型耦合单元Z1、第一级谐振单元、第二级谐振单元、第三级谐振单元和第四级谐振单元，第一级谐振单元和第四级谐振单元为前后间隔设置；第二级谐振单元和第三级谐振单元为前后间隔设置；
所述谐振单元A1从上至下依次设有第一耦合层、第一电感层、第一电容层，第二电感层、第二电容层、第三电容层和第四电容层；
第一Z型耦合单元Z1设在第一耦合层上；
第一级谐振单元包括第一螺旋电感L1和第一电容C1，第一电容C1包括上下两层，第一螺旋电感L1和第一电容C1的上层均设在第一电感层上，所述第一螺旋电感L1的一端连接地线，另一端通过所述第一电容C1的上层连接地线；所述第一电容C1的下层设在第一电容层上；
第二级谐振单元包括第二螺旋电感L2、第二电容C2和第五电容C5，第二电容C2包括上中下三层，第二螺旋电感L2、第二电容C2的上层均设在第二电感层上，所述第二电容C2的中层设在第二电容层上，所述第二电容C2的下层设在第三电容层上，第五电容C5设在第四电容层上；第二螺旋电感L2的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第二电容C2上层和下层；第五电容C5连接地线；
第四级谐振单元包括第四螺旋电感L4和第四电容C4，第四电容C4包括上下两层，第四螺旋电感L4和第四电容C4的上层均设在第四电感层上，所述第四螺旋电感L4的一端连接地线，另一端通过所述第四电容C4的上层连接地线；所述第四电容C4的下层设在第一电容层上；
第三级谐振单元包括第三螺旋电感L3、第三电容C3和第六电容C6，第三电容C3包括上中下三层，第三螺旋电感L3、第三电容C3的上层均设在第二电感层上，所述第三电容C3的中层设在第二电容层上，所述第三电容C3的下层设在第三电容层上，第六电容C6设在第四电容层上；第三螺旋电感L3的一端连接地线，另一端通过金属柱连接第三电容C3上层和下层；第六电容C6连接地线；
谐振单元A2是与谐振单元A1具有相同结构的超宽带带通滤波器的谐振单元。
2.如权利要求1所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，其特征在于：所述输入端口和输出端口均为表面贴装的50欧姆阻抗端口。
3.如权利要求1所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，其特征在于：所述一种新型多层谐振结构超宽带滤波器采用LTCC工艺制成。
4.如权利要求1所述的一种新型多层谐振结构超宽带滤波器，其特征在于：所述谐振单元A1和谐振单元A2均为半集总半分布的超宽带带通滤波器的谐振单元。
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