CN108428983B - 一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，包括有输入端口和输出端口，平行设置的上金属层、中间金属层和下金属层，上金属层、中间金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将上金属层和中间金属层之间分隔成第一谐振腔和第四谐振腔，中间金属层和下金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将中间金属层和下金属层之间分隔成第二谐振腔和第三谐振腔，四个谐振腔内均设置有加载谐振器。本发明包含四个SIW谐振腔，谐振腔内部设置加载谐振器，以降低siw腔体的谐振频率，达到在保持工作频率不变的情况下减小尺寸的目的。

Description

一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器
技术领域
本发明涉及微波功能器件技术领域，具体是一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器。
背景技术
毫米波是指波长为1-10mm的电磁波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。与光波相比，毫米波利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减24GHZ微波雷达传感器为极小值的频率)传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。
为了优化滤波器的性能和减小体积，基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术的多层滤波器设计技术近来备受关注。LTCC技术具有高频特性好、可靠性高、适应性好、实现成本低等特点，能够将无源器件和有源器件有效的结合在一起，非常适合小型化射频微波电路的集成化发展。然而，对于含有谐振器的电路的尺寸缩小的优化还存在许多有待解决的问题。
基片集成波导(SIW)的基本概念是利用基片的上下金属板和两排间隔一定距离的金属孔构成波导的金属壁，由于每排金属孔的相邻孔间距远小于波长，因此由缝隙泄漏的能量很小，这相当于内部填充了介质的矩形波导，所以能够用矩形普通波导实现的结构也都可以用基片集成波导来实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，包含四个SIW谐振腔，谐振腔内部设置加载谐振器，以降低siw腔体的谐振频率，达到在保持工作频率不变的情况下减小尺寸的目的。
本发明的技术方案为：
一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，包括有输入端口和输出端口，平行设置的上金属层、中间金属层和下金属层，所述的上金属层、中间金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将上金属层和中间金属层之间分隔成第一谐振腔和第四谐振腔，所述的中间金属层和下金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将中间金属层和下金属层之间分隔成第二谐振腔和第三谐振腔，位于第一谐振腔和第四谐振腔之间的多个腔体分隔通孔排列形成上感性窗口，使得第一谐振腔和第四谐振腔耦合连接，位于第二谐振腔和第三谐振腔之间的多个腔体分隔通孔排列形成下感性窗口，使得第二谐振腔和第三谐振腔耦合连接；所述的中间金属层上开设有耦合窗口，使得第一谐振腔和第二谐振腔耦合连接，第三谐振腔与第四谐振腔耦合连接；所述的上金属层的下端面且位于第一谐振腔内设置有第一加载谐振器，所述的上金属层的下端面且位于第四谐振腔内设置有第四加载谐振器，所述的下金属层的上端面且位于第二谐振腔内设置有第二加载谐振器，所述的下金属层的上端面且位于第三谐振腔内设置有第三加载谐振器，所述的第一加载谐振器、第二加载谐振器、第三加载谐振器和第四加载谐振器均包括有通孔和谐振面，第一加载谐振器和第四加载谐振器的通孔顶端固定连接于上金属层的下端面上，第一加载谐振器和第四加载谐振器的谐振面固定连接于对应通孔的底端，第二加载谐振器和第三加载谐振器的通孔底端固定连接于下金属层的上端面上，第二加载谐振器和第三加载谐振器的谐振面固定连接于对应通孔的顶端，所述的第一加载谐振器的谐振面与第二加载谐振器的谐振面上下相对设置，第三加载谐振器的谐振面与第四加载谐振器的谐振面上下相对设置。
所述的输入端口和输出端口分别设置于上金属层的两端，输入端口与第一谐振腔耦合，输出端口与第四谐振腔耦合。
所述的第一加载谐振器、第二加载谐振器、第三加载谐振器和第四加载谐振器的通孔外侧壁上均固定连接有加载焊盘。
所述的腔体分隔通孔包括有邻近上金属层、中间金属层或下金属层边缘处均匀分布的环形的外腔体分隔通孔和设置于上金属层的中心线处和中间金属层的中心线处之间、中间金属层的中心线处和下金属层的中心线处之间的内腔体分割通孔，所述的上金属层的和中间金属层之间的内腔体分割通孔排布形成上感性窗口，中间金属层和下金属层之间的内腔体分割通孔排布形成下感性窗口。
所述的上金属层、中间金属层、下金属层均采用低温共烧陶瓷工艺制作，并在介质层上印刷金属表层。
本发明的优点：
（1）、本发明设置有四个SIW谐振腔，谐振腔内部设置加载谐振器，以降低siw腔体的谐振频率，达到在保持工作频率不变的情况下减小尺寸的目的；
（2）、本发明加载谐振器的谐振频率低于siw谐振腔的本征谐振频率，在siw腔体内部设置加载谐振器能够在保证谐振频率不变的情况下减小谐振器的尺寸，而且加载谐振器放置在siw谐振腔的封闭结构内提升了加载谐振器的Q值；加载焊盘的作用在于适应多层陶瓷制造工艺的特点，降低layer08与layer07（见图3）之间的叠片对位误差对滤波器性能产生的影响，能够提升制造成品率；
（3）、本发明第一加载谐振器与第四加载谐振器通过对应的通孔连接到上金属层，第二加载谐振器与第三加载谐振器通过对应的通孔连接到下金属层，上金属层与下金属层均为接地面，通过SIW腔体外围的腔体分隔通孔相互连接；第一加载谐振器与第二加载谐振器谐振面相对，第三加载谐振器与第四加载谐振器谐振面相对，第一加载谐振器与第四加载谐振器除了因为共同接地需要而产生的金属连接之外，没有其他的金属连接结构；第二加载谐振器与第三加载谐振器除了因为共同接地需要而产生的金属连接之外，没有其他的金属连接结构，通过上、下感性窗口和耦合窗口调节耦合量的大小，具有很强的实用性；
（4）、本发明输入端口与第一加载谐振器之间、输出端口与第四加载谐振器之间均没有直接的金属连接，使得输入和输出时直接激励谐振腔而不是激励加载谐振器，这种设计结构能够避免因为输入端口（输出端口）与加载谐振器之间采用金属连接结构造成在毫米波频段的寄生效应而影响滤波器性能，保证滤波器中心频率、工作带宽、阻带抑制带宽可以兼顾。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的透视图。
图3是本发明加载谐振器与对应金属层连接的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图1-图3，一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，包括有输入端口1和输出端口2，平行设置的上金属层3、中间金属层4和下金属层5，上金属层3、中间金属层4之间连接有多个腔体分隔通孔将上金属层3和中间金属层4之间分隔成第一谐振腔6和第四谐振腔9，中间金属层4和下金属层5之间连接有多个腔体分隔通孔将中间金属层4和下金属层5之间分隔成第二谐振腔7和第三谐振腔8，腔体分隔通孔包括有邻近上金属层3、中间金属层4或下金属层5边缘处均匀分布的环形的外腔体分隔通孔10和设置于上金属层3的中心线处和中间金属层4的中心线处之间、中间金属层4的中心线处和下金属层5的中心线处之间的内腔体分割通孔11，上金属层3的和中间金属层4之间的内腔体分割通孔11排布形成上感性窗口12，使得第一谐振腔6和第四谐振腔9耦合连接，中间金属层4和下金属层5之间的内腔体分割通孔11排布形成下感性窗口13，使得第二谐振腔7和第三谐振腔8耦合连接；中间金属层4上开设有耦合窗口14，使得第一谐振腔6和第二谐振腔7耦合连接，第三谐振腔8与第四谐振腔9耦合连接；上金属层3的下端面且位于第一谐振腔6内设置有第一加载谐振器15，上金属层3的下端面且位于第四谐振腔9内设置有第四加载谐振器18，下金属层5的上端面且位于第二谐振腔7内设置有第二加载谐振器16，下金属层5的上端面且位于第三谐振腔8内设置有第三加载谐振器17，第一加载谐振器15、第二加载谐振器16、第三加载谐振器17和第四加载谐振器18均是由通孔19、谐振面20和加载焊盘21组成，第一加载谐振器15和第四加载谐振器18的通孔19顶端固定连接于上金属层3的下端面上，第一加载谐振器15和第四加载谐振器18的谐振面20固定连接于对应通孔19的底端，第二加载谐振器16和第三加载谐振器17的通孔19底端固定连接于下金属层5的上端面上，第二加载谐振器16和第三加载谐振器17的谐振面20固定连接于对应通孔19的顶端，第一加载谐振器15、第二加载谐振器16、第三加载谐振器17和第四加载谐振器18的通孔19外侧壁上均固定连接有加载焊盘21，第一加载谐振器15的谐振面20与第二加载谐振器16的谐振面20上下相对设置，第三加载谐振器17的谐振面与第四加载谐振器18的谐振面20上下相对设置。
其中，输入端口1和输出端口2分别设置于上金属层3的两端，输入端口1与第一谐振腔6耦合，输出端口2与第四谐振腔9耦合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，其特征在于：包括有输入端口和输出端口，平行设置的上金属层、中间金属层和下金属层，所述的上金属层、中间金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将上金属层和中间金属层之间分隔成第一谐振腔和第四谐振腔，所述的中间金属层和下金属层之间连接有多个腔体分隔通孔将中间金属层和下金属层之间分隔成第二谐振腔和第三谐振腔，位于第一谐振腔和第四谐振腔之间的多个腔体分隔通孔排列形成上感性窗口，使得第一谐振腔和第四谐振腔耦合连接，位于第二谐振腔和第三谐振腔之间的多个腔体分隔通孔排列形成下感性窗口，使得第二谐振腔和第三谐振腔耦合连接；所述的中间金属层上开设有耦合窗口，使得第一谐振腔和第二谐振腔耦合连接，第三谐振腔与第四谐振腔耦合连接；所述的上金属层的下端面且位于第一谐振腔内设置有第一加载谐振器，所述的上金属层的下端面且位于第四谐振腔内设置有第四加载谐振器，所述的下金属层的上端面且位于第二谐振腔内设置有第二加载谐振器，所述的下金属层的上端面且位于第三谐振腔内设置有第三加载谐振器，所述的第一加载谐振器、第二加载谐振器、第三加载谐振器和第四加载谐振器均包括有通孔和谐振面，第一加载谐振器和第四加载谐振器的通孔顶端固定连接于上金属层的下端面上，第一加载谐振器和第四加载谐振器的谐振面固定连接于对应通孔的底端，第二加载谐振器和第三加载谐振器的通孔底端固定连接于下金属层的上端面上，第二加载谐振器和第三加载谐振器的谐振面固定连接于对应通孔的顶端，所述的第一加载谐振器的谐振面与第二加载谐振器的谐振面上下相对设置，第三加载谐振器的谐振面与第四加载谐振器的谐振面上下相对设置；所述的输入端口和输出端口分别设置于上金属层的两端，输入端口与第一谐振腔耦合，输出端口与第四谐振腔耦合；所述的第一加载谐振器、第二加载谐振器、第三加载谐振器和第四加载谐振器的通孔外侧壁上均固定连接有加载焊盘。
2.根据权利要求1所述的一种微型多层陶瓷毫米波带通滤波器，其特征在于：所述的腔体分隔通孔包括有邻近上金属层、中间金属层或下金属层边缘处均匀分布的环形的外腔体分隔通孔和设置于上金属层的中心线处和中间金属层的中心线处之间、中间金属层的中心线处和下金属层的中心线处之间的内腔体分割通孔，所述的上金属层和中间金属层之间的内腔体分割通孔排布形成上感性窗口，中间金属层和下金属层之间的内腔体分割通孔排布形成下感性窗口。
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