CN106099277A - 特高频波段双选一微波滤波器组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高频波段双选一微波滤波器组，包括单刀双掷开关芯片WKD102010040和两个不同频段的微波滤波器，采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现，具有很好的通带选择作用。本发明具有体积小、重量轻、成品率高、可靠性高、电性能优异、结构简单、造价低、温度性能稳定、批量一致性好等优点，适用于相应微波频段的电台和电视台广播、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

特高频波段双选一微波滤波器组

技术领域

本发明涉及一种滤波器组，特别是一种特高频波段双选一微波滤波器组。

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由带状线结构实现体积小、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、温度性能稳定的微波滤波器组。

实现本发明目的的技术方案是：一种特高频波段双选一微波滤波器组，其特征在于：它包括单刀双掷开关芯片WKD102010040和两个微波滤波器。第一微波滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口、第一输入电感、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一输出电感、第一Z形级间耦合带状线、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口和接地端。其中，第一谐振器由第一线圈和第一电容并联而成，第一线圈的一端与第一电容的一端相连，第一线圈的另一端与第一电容的另一端分别接地；第二谐振器由第二线圈和第二电容并联而成，第二线圈的一端与第二电容的一端相连，第二线圈的另一端与第二电容的另一端分别接地；第三谐振器由第三线圈和第三电容并联而成，第三线圈的一端与第三电容的一端相连，第三线圈的另一端与第三电容的另一端分别接地；第四谐振器由第四线圈和第四电容并联而成，第四线圈的一端与第四电容的一端相连，第四线圈的另一端与第四电容的另一端分别接地；第一谐振器与第四谐振器对称分布，第二谐振器与第三谐振器也是对称分布；第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈均为四层矩形螺旋线圈结构，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口与第一输入电感的左端连接，第一输入电感的右端与第一线圈和第一电容相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口与第一输出电感的右端连接，第一输出电感的左端与第四线圈和第四电容相连接，第一Z形级间耦合带状线位于第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器之上。第二微波滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口、第二输入电感、第五谐振器、第六谐振器、第七谐振器、第八谐振器、第二输出电感、第二Z形级间耦合带状线、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口和接地端。其中，第五谐振器由第五线圈和第五电容并联而成，第五线圈的一端与第五电容的一端相连，第五线圈的另一端与第五电容的另一端分别接地；第六谐振器由第六线圈和第六电容并联而成，第六线圈的一端与第六电容的一端相连，第六线圈的另一端与第六电容的另一端分别接地；第七谐振器由第七线圈和第七电容并联而成，第七线圈的一端与第七电容的一端相连，第七线圈的另一端与第七电容的另一端分别接地；第八谐振器由第八线圈和第八电容并联而成，第八线圈的一端与第八电容的一端相连，第八线圈的另一端与第八电容的另一端分别接地；第五谐振器与第八谐振器对称分布，第六谐振器与第七谐振器也是对称分布；第五线圈、第六线圈、第七线圈、第八线圈均为两层矩形螺旋线圈结构，第五电容、第六电容、第七电容、第八电容均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口与第二输入电感的左端连接，第二输入电感的右端与第五线圈和第五电容相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口与第二输出电感的右端连接，第二输出电感的左端与第八线圈和第八电容相连接，第二Z形级间耦合带状线位于第五谐振器、第六谐振器、第七谐振器、第八谐振器之上。单刀双掷开关芯片WKD102010040的RFOut1与表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口连接，RFOut2与表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口连接。

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（a）是本发明特高频波段双选一微波滤波器组的外形结构示意图，图1（b）是本发明特高频波段双选一微波滤波器组中第一微波滤波器的外形及内部结构示意图，图1（c）是本发明特高频波段双选一微波滤波器组中第二微波滤波器的外形及内部结构示意图。

图2是本发明特高频波段双选一微波滤波器组接第一微波滤波器时输出端口的幅频特性曲线。

图3是本发明特高频波段双选一微波滤波器组接第一微波滤波器时输入端口的驻波特性曲线。

图4是本发明特高频波段双选一微波滤波器组接第二微波滤波器时输出端口的幅频特性曲线。

图5是本发明特高频波段双选一微波滤波器组接第二微波滤波器时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1a、b、c，本发明一种特高频波段双选一微波滤波器组，该滤波器组的第一微波滤波器F1包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口P1、第一输入电感Lin1、第一谐振器L1、C1、第二谐振器L2、C2、第三谐振器L3、C3、第四谐振器L4、C4、第一输出电感Lout1、第一Z形级间耦合带状线Z1、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2和接地端。其中，第一谐振器L1、C1由第一线圈L1和第一电容C1并联而成，第一线圈L1的一端与第一电容C1的一端相连，第一线圈L1的另一端与第一电容C1的另一端分别接地；第二谐振器L2、C2由第二线圈L2和第二电容C2并联而成，第二线圈L2的一端与第二电容C2的一端相连，第二线圈L2的另一端与第二电容C2的另一端分别接地；第三谐振器L3、C3由第三线圈L3和第三电容C3并联而成，第三线圈L3的一端与第三电容C3的一端相连，第三线圈L3的另一端与第三电容C3的另一端分别接地；第四谐振器L4、C4由第四线圈L4和第四电容C4并联而成，第四线圈L4的一端与第四电容C4的一端相连，第四线圈L4的另一端与第四电容C4的另一端分别接地；第一谐振器L1、C1与第四谐振器L4、C4对称分布，第二谐振器L2、C2与第三谐振器L3、C3也是对称分布；第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4均为四层矩形螺旋线圈结构，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口P1与第一输入电感Lin1的左端连接，第一输入电感Lin1的右端与第一线圈L1和第一电容C1相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2与第一输出电感Lout1的右端连接，第一输出电感Lout1的左端与第四线圈L4和第四电容C4相连接，第一Z形级间耦合带状线Z1位于第一谐振器L1、C1、第二谐振器L2、C2、第三谐振器L3、C3、第四谐振器L4、C4之上。

第二微波滤波器F2包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口P3、第二输入电感Lin2、第五谐振器L5、C5、第六谐振器L6、C6、第七谐振器L7、C7、第八谐振器L8、C8、第二输出电感Lout2、第二Z形级间耦合带状线Z2、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P4和接地端。其中，第五谐振器L5、C5由第五线圈L5和第五电容C5并联而成，第五线圈L5的一端与第五电容C5的一端相连，第五线圈L5的另一端与第五电容C5的另一端分别接地；第六谐振器L6、C6由第六线圈L6和第六电容C6并联而成，第六线圈L6的一端与第六电容C6的一端相连，第六线圈L6的另一端与第六电容C6的另一端分别接地；第七谐振器L7、C7由第七线圈L7和第七电容C7并联而成，第七线圈L7的一端与第七电容C7的一端相连，第七线圈L7的另一端与第七电容C7的另一端分别接地；第八谐振器L8、C8由第八线圈L8和第八电容C8并联而成，第八线圈L8的一端与第八电容C8的一端相连，第八线圈L8的另一端与第八电容C8的另一端分别接地；第五谐振器L5、C5与第八谐振器L8、C8对称分布，第六谐振器L6、C6与第七谐振器L7、C7也是对称分布；第五线圈L5、第六线圈L6、第七线圈L7、第八线圈L8均为两层矩形螺旋线圈结构，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口P3与第二输入电感Lin2的左端连接，第二输入电感Lin2的右端与第五线圈L5和第五电容C5相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P4与第二输出电感Lout2的右端连接，第二输出电感Lout2的左端与第八线圈L8和第八电容C8相连接，第二Z形级间耦合带状线Z2位于第五谐振器L5、C5、第六谐振器L6、C6、第七谐振器L7、C7、第八谐振器L8、C8之上。

单刀双掷开关芯片WKD102010040的RFOut1与表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口P1连接，RFOut2与表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口P3连接。

结合图1a、b、c，表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、P3、输入电感Lin1、 Lin2、输出电感Lout1、Lout2、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口P2、P4和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。一种特高频波段双选一微波滤波器组，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。

WKD102010040型芯片是一款低插损的压控反射式单刀双掷开关芯片，使用0.25微米栅长的砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺制造而成，该芯片通过背面金属经通孔接地。所有芯片产品全部经100%射频测量。WKD102010040型芯片为0/-5V电源工作，在DC~4GHz内插入损耗：0.7dB，隔离度：35dB，输入驻波比：1.2:1，输出驻波比：1.2:1，切换时间：10ns。

本发明一种特高频波段微波滤波器中第一微波滤波器的尺寸均为4mm×4.5mm×1.5mm；第二微波滤波器的尺寸均为3.2mm×4.5mm×1.5mm。其性能可从图2、图3、图4、图5看出，第一微波滤波器的通带带宽为320MHz~500MHz，输入端口回波损耗优于15dB，输出端口插入损耗优于2.3dB，第二微波滤波器的通带带宽为950MHz~1300MHz，输入端口回波损耗优于16.5dB，输出端口插入损耗优于1.8dB。此款特高频波段双选一微波滤波器组类比于HTCC型或者有机封装型微波滤波器组，具有体积更小，损耗更小，性能更加稳定以及成品率更高等诸多优点。是一款非常实用的微波滤波器组。

Claims (3)

1.一种特高频波段双选一微波滤波器组，其特征在于：包括单刀双掷开关芯片WKD102010040和两个微波滤波器；第一微波滤波器（F1）包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口（P1）、第一输入电感（Lin1）、第一谐振器（L1、C1）、第二谐振器（L2、C2）、第三谐振器（L3、C3）、第四谐振器（L4、C4）、第一输出电感（Lout1）、第一Z形级间耦合带状线（Z1）、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口（P2）和接地端；

其中，第一谐振器（L1、C1）由第一线圈（L1）和第一电容（C1）并联而成，第一线圈（L1）的一端与第一电容（C1）的一端相连，第一线圈（L1）的另一端与第一电容（C1）的另一端分别接地；第二谐振器（L2、C2）由第二线圈（L2）和第二电容（C2）并联而成，第二线圈（L2）的一端与第二电容（C2）的一端相连，第二线圈（L2）的另一端与第二电容（C2）的另一端分别接地；第三谐振器（L3、C3）由第三线圈（L3）和第三电容（C3）并联而成，第三线圈（L3）的一端与第三电容（C3）的一端相连，第三线圈（L3）的另一端与第三电容（C3）的另一端分别接地；第四谐振器（L4、C4）由第四线圈（L4）和第四电容（C4）并联而成，第四线圈（L4）的一端与第四电容（C4）的一端相连，第四线圈（L4）的另一端与第四电容（C4）的另一端分别接地；第一谐振器（L1、C1）与第四谐振器（L4、C4）对称分布，第二谐振器（L2、C2）与第三谐振器（L3、C3）也是对称分布；第一线圈（L1）、第二线圈（L2）、第三线圈（L3）、第四线圈（L4）均为四层矩形螺旋线圈结构，第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）均为双层金属板结构；

表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口（P1）与第一输入电感（Lin1）的左端连接，第一输入电感（Lin1）的右端与第一线圈（L1）和第一电容（C1）相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口（P2）与第一输出电感（Lout1）的右端连接，第一输出电感（Lout1）的左端与第四线圈（L4）和第四电容（C4）相连接，第一Z形级间耦合带状线（Z1）位于第一谐振器（L1、C1）、第二谐振器（L2、C2）、第三谐振器（L3、C3）、第四谐振器（L4、C4）之上；

第二微波滤波器（F2）包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口（P3）、第二输入电感（Lin2）、第五谐振器（L5、C5）、第六谐振器（L6、C6）、第七谐振器（L7、C7）、第八谐振器（L8、C8）、第二输出电感（Lout2）、第二Z形级间耦合带状线（Z2）、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口（P4）和接地端；

其中，第五谐振器（L5、C5）由第五线圈（L5）和第五电容（C5）并联而成，第五线圈（L5）的一端与第五电容（C5）的一端相连，第五线圈（L5）的另一端与第五电容（C5）的另一端分别接地；第六谐振器（L6、C6）由第六线圈（L6）和第六电容（C6）并联而成，第六线圈（L6）的一端与第六电容（C6）的一端相连，第六线圈（L6）的另一端与第六电容（C6）的另一端分别接地；第七谐振器（L7、C7）由第七线圈（L7）和第七电容（C7）并联而成，第七线圈（L7）的一端与第七电容（C7）的一端相连，第七线圈（L7）的另一端与第七电容（C7）的另一端分别接地；第八谐振器（L8、C8）由第八线圈（L8）和第八电容（C8）并联而成，第八线圈（L8）的一端与第八电容（C8）的一端相连，第八线圈（L8）的另一端与第八电容（C8）的另一端分别接地；第五谐振器（L5、C5）与第八谐振器（L8、C8）对称分布，第六谐振器（L6、C6）与第七谐振器（L7、C7）也是对称分布；第五线圈（L5）、第六线圈（L6）、第七线圈（L7）、第八线圈（L8）均为两层矩形螺旋线圈结构，第五电容（C5）、第六电容（C6）、第七电容（C7）、第八电容（C8）均为双层金属板结构；表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口（P3）与第二输入电感（Lin2）的左端连接，第二输入电感（Lin2）的右端与第五线圈（L5）和第五电容（C5）相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口（P4）与第二输出电感（Lout2）的右端连接，第二输出电感（Lout2）的左端与第八线圈（L8）和第八电容（C8）相连接，第二Z形级间耦合带状线（Z2）位于第五谐振器（L5、C5）、第六谐振器（L6、C6）、第七谐振器（L7、C7）、第八谐振器（L8、C8）之上。

2.根据权利要求1所述的特高频波段双选一微波滤波器组，其特征在于：表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1、P3）、输入电感（Lin1、 Lin2）、输出电感（Lout1、Lout2）、电容（C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8）、线圈（L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8）、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口（P2、P4）和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

3.根据权利要求1或2所述的特高频波段双选一微波滤波器组，其特征在于：第一输入端口（P1）通过第一输入电感（Lin1）与第一电容（C1）和第一线圈（L1）连接，第一输出端口（P2）通过第一输出电感（Lout1）与第四电容（C4）和第四线圈（L4）连接， 第二输入端口（P3）通过第二输入电感（Lin2）与第五电容（C5）和第五线圈（L5）连接，第二输出端口（P4）通过第二输出电感（Lout2）与第八电容（C8）和第八线圈（L8）连接。