CN108711664A - 宽带带阻谐振滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微波通信技术领域，宽带带阻谐振滤波器，其包括六层，多层电路结构上设置有三个振荡单元；第一振荡单元和第三振荡单元设置成镜像对称结构；第二振荡单元级联与第一振荡单元和第三振荡单元之间；第一振荡单元包括第一极板、第二极板、第一微带传输线以及第二微带传输线；第二振荡单元包括第五极板、第六极板、第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线；第三振荡单元包括第三极板、第四极板、第三微带传输线和第四微带传输线。本发明中进一步设置网络状干扰隔离墙和互扰屏蔽层，其能够最大程度阻断外部干扰。通过改变本发明带阻滤波器的谐振元件值，能够调整阻带带宽和抑制深度，具有小型化、低插损、宽阻带、高抑制的特点。
Description
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种宽带带阻谐振滤波器。
背景技术
传统的带阻滤波器设计结构一般是由四分之一波长短截线谐振器，并沿主波导或主传输线排列，而谐振器间隔为四分之一波长的奇数倍，这种结构的带阻滤波器的矩形系数不够理想且体积庞大。近年来，随着微机电系统(MEMS)技术、高温超导技术、低温共烧陶瓷(LTCC)技术、光子带隙结构、微波单片集成电路等新型材料和工艺技术的涌现，推动了滤波器从性能到体积的不断改善。随着无线通信系统和微波毫米波组件的持续发展，小体积、高性能已成为滤波器发展的必然趋势。
另外，伴随无线通讯系统的迅猛发展，各种终端设备已经广泛支持诸如2G、3G、LTE、Wi-Fi、GPS等多种通信协议。为了最大效率地利用有限的频谱资源，目前许多无线系统都支持多频段工作，因此多频段天线以及多频段放大器等多频微波器件的研究也得到了蓬勃发展。但是在复杂的电磁环境下，不同协议、不同频段之间的干扰也越来越严重，这就需要利用高抑制宽阻带的带阻滤波器对不需要的频段信号进行滤除，从而保障频谱纯度、提高有用信号的完整性、改善多模系统的信噪比和灵敏度。因此，高性能的宽带带阻滤波器在多功能、小型化便携式通信设备中起着越来越重要的作用。
在现有技术中，申请号为201510364166.6中中国专利文献中公开了一种基于新型开口谐振环结构的共面波导传输线带阻滤波器，在Rogers 4003介质基板上采用折叠的开口谐振环结构产生滤波器阻带，并利用金属通孔加深阻带抑制度和提升带外的频率选择性，该结构与传统开口谐振环相比拥有更小的电尺寸，且工作频率可通过改变谐振环的物理尺寸来进行调节。但该带阻滤波器的工作带宽较窄，对加工工艺要求比较高，一旦精度控制出现偏差，工作频率很容易发生偏移。此外，相对于芯片级别的多层电路元件来说，该滤波器的体积仍然较大，很难集成在日趋小型化的无线通讯终端设备中。申请号为201410290334.7公开了一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，其利用多个阶跃阻抗谐振器的开路特性，在阻带上产生了5个传输零点，实现了超宽阻带特性，但由于所述谐振器微带线均采用了四分之一波长的电长度，且制作在介电常数为2.2的双面敷铜微带板上，因此所占面积较大，同样很难满足高集成无线通讯终端对滤波器等射频元器件严苛的体积要求。
因此，需要一种体积紧凑、工作频带足够宽的高性能带阻滤波器，在复杂电磁环境下对便携式多模通讯系统中的噪声和杂散进行抑制消除。
发明内容
针对现有技术中不足之处，本发明的目的在于提出一种宽带带阻谐振滤波器，其包括多层电路，并设置网络状干扰隔离墙和互扰屏蔽层，其能够调整阻带带宽和抑制深度，具有小型化、低插损、宽阻带、高抑制的特点。
本发明的技术方案如下：
一种宽带带阻谐振滤波器，其设置有多层电路结构和多个振荡单元，所述多层电路结构包括六层，其分别为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层和第六层，第一层和第六层为接地层，各层之间通过金属过孔相连通；所述多层电路结构上设置有三个振荡单元，其分别为第一振荡单元、第二振荡单元和第三振荡单元；所述第一振荡单元和所述第三振荡单元设置成镜像对称结构；第二振荡单元级联与第一振荡单元和第三振荡单元之间；所述第一振荡单元包括第一极板、第二极板、第一微带传输线以及第二微带传输线，其中所述第一极板位于所述第二层，其通过第一过孔与第一层相连通；所述第二极板位于第五层上，其通过第二过孔与第六层相连通；第一微带传输线以及第二微带传输线位于第三层上；所述第二振荡单元包括第五极板、第六极板、第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线；所述第五极板位于第二层，所述第六极板位于第五层，所述第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线均设置在所述第四层；所述第三振荡单元包括第三极板、第四极板、第三微带传输线和第四微带传输线；所述第三微带传输线和所述第四微带传输线位于第三层上；所述第三极板位于第二层，所述第四极板位于第五层，所述第三极板通过第三过孔与第一层相连通。所述第四极板通过第四过孔与第六层相连通；所述第一层上设置输入端和输出端，位于所述第三层的所述第一振荡单元的所述第一微带传输线的第一端经由第八过孔与所述输入端相连；位于所述第三层的所述第三振荡单元的所述第三微带传输线的第一端经由第九过孔与所述输出端相连。
优选地，所述输入端馈入微波信号，所述输出端输出微波信号的，所述微波信号为电磁波信号，其频率为300MHz-300GHz。
优选地，所述输入端与所述输出端均采用共面波导传输线，其特性阻抗均为50欧姆；通过采用共面波导传输线将接地带与中心导体带置于同一平面且接地带包围中心导体带，共面波导传输线在介质底面有接地面且在介质顶部信号传输线两侧也分布了接地面，从而增加其接地面积，实现电气性能的稳定，从而具有更宽的有效带宽、更大的阻抗范围和更好的模式抑制。
优选地，所述第一极板、所述第二极板和所述第三层上相对应的与所述第一极板和所述第二极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第一多层等效电容；
所述第三极板、所述第四极板和所述第三层上相对应的与所述第三极板和所述第四极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第二多层等效电容；
所述第五极板和所述第六极板经由第七过孔相连，与所述第三层上相对应的所述第五极板和所述第六极板垂直映射的部分通过垂直耦合构成第三多层等效电容。
优选地，所述第二微带传输线的第一端与所述第一微带传输线的第二端相连，所述第二微带传输线的第二端与所述第一极板和所述第二极板垂直耦合构成第一多层等效电容；所述第一极板经由第一过孔与所述第一层相连接，即与所述第一层的金属地相连接，所述第二极板经由第二过孔与所述第六层相连接，即与所述第六层的金属地相连；所述第四微带传输线的第一端与所述第三微带传输线的第二端相连，所述第四微带传输线的第二端与所述第三极板和所述第四极板垂直耦合构成第二多层等效电容；所述第三极板经由第三过孔与所述第一层相连接，即与所述第一层的金属地相连接，所述第四极板经由第四过孔与所述第六层相连接，即与所述第六层的金属地相连接。
优选地，所述第三层上还可以包括两条用于级联的导线，所述导线为微带线，用于电气连接第一振荡单元与第二振荡单元，以及第二振荡单元与第三振荡单元。
优选地，所述第五微带传输线的第一端经由第五过孔与所述第一振荡单元相连接，所述第五微带传输线的第二端与所述第六微带传输线的第一端和所述第七微带传输线相连；所述第六微带传输线的第二端经由第六过孔与所述第三振荡单元相连接，所述第六微带传输线的第一端与所述第五微带传输线的第二端和所述第七微带传输线相连。
优选地，第一层与第二层的第一间距以及第五层与第六层的第五间距大于第二层与第三层的第二间距、第三层与第四层的第三间距以及第四层与第五层的第四间距。
优选地，通过改变所述第一多层等效电容的电容值调节所述第一振荡单元的谐振零点；以及通过改变所述第二多层等效电容的电容值调节所述第三振荡单元的谐振零点；以及通过改变所述第三多层等效电容的电容值调节所述第二振荡单元的谐振零点；通过调节上述三个振荡单元的谐振零点，可由此控制所述带阻滤波器的阻带带宽和带内抑制深度。
优选地，所述多层电路结构周围设置了干扰隔离墙，所述干扰隔离层设置在所述多层电路结构的外围，所述干扰隔离墙呈网络状结构，各层分别与所述干扰隔离墙进行连接，所述干扰隔离墙的上表面与所述第一层平齐，所述干扰隔离墙的下表面与所述第六层平齐，在所述干扰隔离墙的各个侧面均设置多个横梁，所述相邻两个横梁之间设置多个纵梁，相邻三个横梁之间的间隙内设置的两行纵梁的空间位置交错布置，以便用于隔离外部静电、高压或浪涌对滤波器内部谐振单元的干扰和冲击；使用的过孔长度较短，能极大降低过孔层之间出现断裂、错位以及变形的概率，因此能显著降低对工艺精度的要求，提高设备的可靠性和实用性。
优选地，所述多层电路的层间设计了互耦屏蔽层，以阻断相邻层之间不同振荡单元的互耦所带来的串扰。
优选地，所述多层电路是基于低温共烧陶瓷技术制造的；和/或
所述多层电路采用的内埋金属材料为钯银；和/或
所述多层电路的基板材料的介电常数为7.5；和/或
所述多层电路的基板材料的介电损耗正切角为0.0026。
本发明的有益效果如下：
本发明的本发明提供的带阻滤波器，通过在多层电路的多导体层上集成三个振荡单元，从而实现在较小体积内实现较宽的工作频带。与传统带阻滤波器相比，本发明实施例的技术方案具有以下技术优点：
(1)体积小。基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术，使滤波器结构紧凑，可重复性好，适用于如手机、数据卡等对体积要求严格的无线通讯终端及射频前端。(2)阻带带宽和带内抑制深度方便控制。基于该带阻滤波器水平镜像对称的结构特点，可对其振荡单元进行奇偶模分析，从而对阻带谐振频率和传输零点位置进行独立设定，方便滤波器在不同需求环境下在宽阻带和高抑制之间切换。(3)插入损耗小。(4)高选择性。滤波器在较小的体积内实现了较高的抑制水平，能有效滤除各种无用信号和噪声信号，降低各通信频道间的信号干扰。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。需要说明的是，为了更为清晰的描述所述带阻滤波器的电路结构，下列图11中所述的干扰隔离墙和互扰屏蔽层并未展示在图1至图8中。
图1是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的结构示意图。
图2是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的等效原理图。
图3是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第一层俯视示意图。
图4是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第二层俯视示意图。
图5是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第三层俯视示意图。
图6是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第四层俯视示意图。
图7是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第五层俯视示意图。
图8是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的第六层俯视示意图。
图9是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的等效电容C1和C2对阻带带宽和抑制深度的影响示意图。
图10是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的示意性频率响应特性曲线图。
图11是根据本发明的实施例的宽带带阻谐振滤波器的多层电路的网络状干扰隔离墙和互扰屏蔽层示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1至图11中所示的宽带带阻谐振滤波器，其设置有多层电路结构和多个振荡单元。
优选地，所述多层电路结构包括六层，其分别为第一层1、第二层2、第三层3、第四层4、第五层5和第六层6。
所述多层电路结构上设置有三个振荡单元，其分别为第一振荡单元、第二振荡单元和第三振荡单元。
输入端7和输出端8位于所述多层电路结构的第一层，位于第三层的第一振荡单元的第一微带传输线15的第一端经由第八过孔24与输入端7相连；位于第三层的第三振荡单元的第三微带传输线16的第一端经由第九过孔25与输出端8相连。所述输入端7用于微波信号的馈入，所述输出端8用于微波信号的输出，所述微波信号为电磁波信号，其频率为300MHz-300GHz的。
图3中示出了根据本发明实施例中的宽带带阻谐振滤波器的第一层的结构。优选地，输入端7与输出端8均采用共面波导传输线。通过采用共面波导传输线将接地带与中心导体带置于同一平面，共面波导传输线在介质底面有接地面且在介质顶部信号传输线两侧也分布了接地面，从而增加其接地面积。共面波导传输线通过接地带包围中心导体带的方式实现电气性能的稳定，从而具有更宽的有效带宽、更大的阻抗范围和更好的模式抑制。
共面波导传输线的传输特性可以用特性阻抗和有效介电常数来表征，其中，特性阻抗为传输线处于行波传输状态时同一点的电压电流比。优选地，所述共面波导传输线的特性阻抗值设置为50欧姆。
第一振荡单元、第二振荡单元以及第三振荡单元位于多层电路的第二层、第三层、第四层和第五层，其构成了带阻滤波器的主体，所述第一振荡单元和所述第三振荡单元的拓扑结构相同，且设置成镜像对称结构；第二振荡单元级联与第一振荡单元和第三振荡单元之间。其中第一层和第六层为接地层，各层之间通过金属过孔相连通，可以是通孔式过孔或掩埋式过孔。
所述第一振荡单元包括第一极板11、第二极板13、第一微带传输线15以及第二微带传输线17，其中所述第一极板11位于所述第二层，其通过第一过孔22与第一层相连通；所述第二极板13位于第五层上，其通过第二过孔29与第六层相连通；第一微带传输线15以及第二微带传输线17位于第三层上，如图4至图7所示。
第一极板11、第二极板13和第三层上相对应的与第一极板和第二极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第一多层等效电容；
所述第二振荡单元包括第五极板9、第六极板10、第五微带传输线19、第六微带传输线20和第七微带传输线21；所述第五极板9位于第二层，所述第六极板10位于第五层，所述第五微带传输线19、第六微带传输线20和第七微带传输线21均设置在所述第四层。所述第三振荡单元包括第三极板12、第四极板14、第三微带传输线16和第四微带传输线18；第三微带传输线16和第四微带传输线18位于第三层上；所述第三极板12位于第二层，所述第四极板14位于第五层，所述第三极板12通过第三过孔23与第一层相连通。所述第四极板14通过第四过孔30与第六层相连通。所述第三极板12、第四极板14和第三层上相对应的与第三极板和第四极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第二多层等效电容。
所述宽带带阻滤波器的多层电路能够基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺将各种无源器件掩埋在陶瓷介质中，使电路小型化与高密度化。
优选地，所述宽带带阻滤波器的多层电路使用高电导率的金属材料，如银、铜作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因数。例如，采用钯银作为内埋金属材料，在烧结过程中避免氧化，从而实现无需电镀保护。
振荡单元的长度与LTCC材料的介电常数的平方根成反比，LTCC材料的介电常数能够在很大范围内变动，满足高频和高速的需求。优选地，采用陶瓷基板材料，其介电常数为7.5，介电损耗正切角为0.0026。
优选地，各振荡单元是包含电感、电容、电阻的无源端口网络，当电路端口的电压和电流出现同相位时发生谐振。
优选地，将各层上的拓扑结构均设置为左右镜像对称，以便进行奇偶模电磁分析。
如图1或图3-图8所示，第二微带传输线17的第一端与第一微带传输线15的第二端相连，第二微带传输线17的第二端与第一极板11和第二极板13垂直耦合构成第一多层等效电容。第一极板11经由第一过孔22与第一层相连接，即与第一层的金属地相连接，第二极板13经由第二过孔29与第六层相连接，即与第六层的金属地相连；第四微带传输线18的第一端与第三微带传输线16的第二端相连，第四微带传输线18的第二端与第三极板12和第四极板14垂直耦合构成第二多层等效电容。第三极板12经由第三过孔23与第一层相连接，即与第一层的金属地相连接，第四极板14经由第四过孔30与第六层相连接，即与第六层的金属地相连接。
如图5所示，第三层上还可以包括两条用于级联的导线，优选地，所述导线为微带线，用于电气连接第一振荡单元与第二振荡单元，以及第二振荡单元与第三振荡单元。
如图4-图7所示，第二振荡单元包括位于第四层的第五微带传输线19、第六微带传输线20、第七微带传输线21，以及位于第二层的第五极板9、位于第五层的第六极板10。其中第五极板9和第六极板10经由第七过孔26相连，与第三层上相对应的第五极板9和第六极板10垂直映射的部分通过垂直耦合构成第三多层等效电容。
第五微带传输线19的第一端经由第五过孔27与第一振荡单元相连接，优选地，在第一微带传输线15与第二微带传输线17的交界处，第五微带传输线19的第二端与第六微带传输线20的第一端和第七微带传输线21相连。第六微带传输线20的第二端经由第六过孔28与第三振荡单元相连接，优选地，在第三微带传输线16与第四微带传输线18的交界处。第六微带传输线20的第一端与第五微带传输线19的第二端和第七微带传输线21相连。
具体地，第六微带传输线20的第一端与第五微带传输线19的第二端和第七微带传输线21的第一相互连接，所述第七微带传输线21的第二端开路。
本发明实施例的宽带带阻滤波器的第一层和第六层为接地层，所述接地层的多层电路基板的一面采用连续铜制造，而且用作地。
以上所述的相连为电气连接，多层电路的各层电路拓扑结构均可以设置为左右镜像对称。
在一个实施例中，第一层与第二层的第一间距以及第五层与第六层的第五间距大于第二层与第三层的第二间距、第三层与第四层的第三间距以及第四层与第五层的第四间距。
例如，第一层与第二层的第一间距以及第五层与第六层的第五间距可以设置为相同，如0.25mm；第二层与第三层的第二间距、第三层与第四层的第三间距以及第四层与第五层的第四间距可以设置为相同，如0.04mm。优化的结果，得到良好的电性能。
可以利用等效电路法计算滤波器中各元件的值，然后通过电路变换得到实际所需滤波器的电路结构和元件值。
图2为本发明实施例的宽带带阻滤波器的等效原理图。
如图2所示，宽带带阻滤波器可等效为三个振荡单元的级联。第一振荡单元和第三振荡单元镜像对称，分别由两段微带传输线和一个微带电容等效组成。微带传输线可等效为LC并联或串联谐振电路，其频率选择性和阻抗特性都可以利用等效的LC谐振电路进行解释。
阻抗Z1、Z1′等效为图1中的第一微带传输线(15)、第三微带传输线(16)，设置为具有相同的阻抗值Z1和电长度θ1。
阻抗Z2、Z2′等效为图1中的第二微带传输线(17)、第四微带传输线(18)，设置为具有相同的阻抗值Z2和电长度θ2。
电容C1、C1′等效为第一多层等效电容和第二多层等效电容，设置为具有相同的电容值C1。
第二振荡单元位于第一振荡单元与第三振荡单元之间，由三段微带传输线和一个微带电容等效组成。
阻抗Z3、Z3′等效为图1中的第五微带传输线(19)、第六微带传输线(20)，设置为具有相同的阻抗值Z3和电长度θ3。
阻抗Z4等效为图1中的第七微带传输线(21)。
电容C2等效为第三多层等效电容。
具体地，所述宽带带阻谐振滤波器可等效为三个振荡单元的级联，在第一振荡单元中，所述第一微带传输线标记为Z1，所述第二微带传输先标记为Z2，所述第一多层等效电容标记为C1，其中Z2与C1串联接地后构成的第一组合与Z1并联，即第二微带传输线与第一多层等效电容串联接地后与所述第一微带传输线并联。
在第三振荡单元中，所述第三微带传输线标记为Z1’，所述第四微带传输线标记为Z2’，所述C1’为第二多层等效电容，其中Z2’与C1’串联接地后构成的第二组合与Z1’并联，即第四微带传输线与第二多层等效电容串联接地后与所述第三微带传输线并联。
在第二振荡单元中，所述第五微带传输线标记为Z3、第六微带传输线标记为Z3’,第七微带传输线标记为Z4，第三多层等效电容标记为C2。其中Z3与Z3’串联，Z4开路置于Z3与Z3’之间，这三个元件构成的组合与C2并联，即所述第五微带传输线与第六微带传输线串联后，第七微带传输线开路置于第五微带传输线与第六微带传输线之间，所述第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线构成的组合与第三多层等效电容并联。
一个信号可以分解为奇模和偶模的叠加，奇模分析相当于在两段线之间加了一个地，偶模分析就是两条线并行，可以用一段线进行电路、场的分析。奇偶模分析的核心是解耦，可以根据图2所示等效电路对本发明宽带带阻滤波器进行奇偶模分析。
可得到滤波器的回波损耗S11和传输损耗S21如下所示：
S21＝Y0(Yodd-Yeven)/[(Y0+Yeven)(Y0+Yodd)] (2)
其中Y0为特征导纳，Yodd为奇模导纳，Yeven为偶模导纳，有下列等式成立：
其中，θ1、θ2、θ3、θ4分别为阻抗Z1、Z2、Z3、Z4的电长度，通过将等式(3)至(8)代入等式(1)和(2)，并假定S21＝0，可得到传输零点位置由下列等式决定：
ω1C1Z2tanθ2-1＝0 (9)
Z4(1+tan2θ3)+ω2C2Z3tanθ3(Z3tanθ3tanθ4-2Z4)＝0 (10)
其中ω1表示第一振荡单元和第三振荡单元传输零点的位置，ω2表示第二振荡单元传输零点的位置。即传输零点指的是滤波器的传输函数为零的位置，在这一频点上能量不能通过网络，因而起到信号阻断的作用。由等式(9)和(10)可知，ω1的位置由电容值C1、阻抗值Z2和电长度θ2决定，ω2的位置由电容值C2、阻抗值Z3和Z4，以及电长度θ3和θ4决定。也即是说，两个单元的传输零点可分别由其对应的振荡单元等效元件独立调控，互不影响。可以通过改变第一多层等效电容(或第二多层等效电容)的电容值调节第一振荡单元(或第三振荡单元)的传输零点，通过改变第三多层等效电容的电容值调节第二振荡单元的传输零点。由此可在不同的阻带范围和阻带抑制深度之间进行选择。
下面以中心频率为3.2GHz的带阻滤波器的调谐为例。图9示出了本发明实施例中等效电容C1和C2对阻带范围和抑制深度的影响示意图。如图9所示，当其他元件值不变，电容C1的容值从0.5pF下降至0.2pF，同时电容C2的容值从1.6pF下降至1.3pF时，滤波器的阻带宽度减小但抑制程度增加。该变化趋势意味着可根据实际应用的不同需要，在阻带范围和抑制深度之间做平衡选择，这就为滤波器的灵活设计提供了极大的便利性。
在一个实施例中，图3～8所示的各项参数设置可以如下：W0＝0.7mm，W1＝0.5mm，W2＝0.4mm，W3＝0.5mm，W4＝1mm，W5＝0.53mm，W6＝0.2mm，W7＝0.38mm，W8＝0.4mm，W9＝0.5mm，W10＝5mm，L1＝1mm，L2＝0.6mm，L3＝1mm，L4＝1.52mm，L5＝6.38mm，L6＝8.48mm，L7＝1.81mm，L8＝0.6mm，L9＝1mm，L10＝6mm。
LTCC材料的介电常数可以为7.5，介质损耗正切角值可以为0.0026。经过低温共烧陶瓷工艺制造，整个宽带带阻滤波器的体积可以仅为6mm×5mm×0.62mm。
图10为本发明实施例中宽带带阻滤波器的示意性频率响应特性曲线图。测试结果如图10所示，该滤波器从1.89GHz至4.63GHz实现了超过20dB的阻带抑制，阻带的相对带宽达到84％。通带方面，从DC至1.2GHz的插损低于0.6dB，从5.2GHz至13.6GHz的插损低于0.8dB，体现了良好的传输特性。可见该滤波器除了体积小，插损低，还具有良好的选择性和宽阻带特性。
如图11所示，本发明实施例的宽带带阻滤波器还可以在多层电路周围设置干扰隔离墙，所述干扰隔离层设置在所述多层电路结构的外围，所述干扰隔离墙呈网络状结构，各层分别与所述干扰隔离墙进行连接，用于隔离外部静电、高压或浪涌对滤波器内部谐振单元的干扰和冲击；同时，还可以在多层电路的层间设置互耦屏蔽层，即在各层中未放置元件的部分用金属，例如大面积金属，与干扰隔离墙共地相连，这部分金属地即是所述互耦屏蔽层，其用于阻断相邻层之间不同振荡单元互耦所产生的串扰。
优选地，所述干扰隔离墙的上表面与所述第一层平齐，所述干扰隔离墙的下表面与所述第六层平齐，在所述干扰隔离墙的各个侧面均设置多个横梁，所述相邻两个横梁之间设置多个纵梁，相邻三个横梁之间的间隙内设置的两行纵梁的空间位置交错布置。
综上所述，本发明提供了一种基于LTCC多层电路的小型化宽带带阻滤波器，其能够根据需求独立调谐不同振荡单元的传输零点位置，以便在阻带范围和抑制深度之间做平衡取舍，设计灵活，调谐方便。具有小体积、宽阻带、低插损、高抑制等优异性能，易于与其他电路模块进行集成，在新一代无线通讯领域具有广阔的应用前景。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种宽带带阻谐振滤波器，其设置有多层电路结构和多个振荡单元，其特征在于：
所述多层电路结构包括六层，其分别为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层和第六层，第一层和第六层为接地层，各层之间通过金属过孔相连通；所述多层电路结构上设置有三个振荡单元，其分别为第一振荡单元、第二振荡单元和第三振荡单元；所述第一振荡单元和所述第三振荡单元设置成镜像对称结构；第二振荡单元级联与第一振荡单元和第三振荡单元之间；
所述第一振荡单元包括第一极板、第二极板、第一微带传输线以及第二微带传输线，其中所述第一极板位于所述第二层，其通过第一过孔与第一层相连通；所述第二极板位于第五层上，其通过第二过孔与第六层相连通；第一微带传输线以及第二微带传输线位于第三层上；
所述第二振荡单元包括第五极板、第六极板、第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线；所述第五极板位于第二层，所述第六极板位于第五层，所述第五微带传输线、第六微带传输线和第七微带传输线均设置在所述第四层；
所述第三振荡单元包括第三极板、第四极板、第三微带传输线和第四微带传输线；所述第三微带传输线和所述第四微带传输线位于第三层上；所述第三极板位于第二层，所述第四极板位于第五层，所述第三极板通过第三过孔与第一层相连通，所述第四极板通过第四过孔与第六层相连通；
所述第一层上设置输入端和输出端，位于所述第三层的所述第一振荡单元的所述第一微带传输线的第一端经由第八过孔与所述输入端相连；位于所述第三层的所述第三振荡单元的所述第三微带传输线的第一端经由第九过孔与所述输出端相连。
2.如权利要求1所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述输入端馈入微波信号，所述输出端输出微波信号的，所述微波信号为电磁波信号，其频率为300MHz-300GHz。
3.如权利要求2所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述输入端与所述输出端均采用共面波导传输线，其特性阻抗均为50欧姆；通过所述采用共面波导传输线将接地带与中心导体带置于同一平面且接地带包围中心导体带，共面波导传输线在介质底面有接地面且在介质顶部信号传输线两侧也分布了接地面，从而增加其接地面积，实现电气性能的稳定，从而具有更宽的有效带宽、更大的阻抗范围和更好的模式抑制。
4.如权利要求1所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述第一极板、所述第二极板和所述第三层上相对应的与所述第一极板和所述第二极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第一多层等效电容；
所述第三极板、所述第四极板和所述第三层上相对应的与所述第三极板和所述第四极板垂直映射的部分通过垂直耦合共同构成第二多层等效电容；
所述第五极板和所述第六极板经由第七过孔相连，与所述第三层上相对应的所述第五极板和所述第六极板垂直映射的部分通过垂直耦合构成第三多层等效电容。
5.如权利要求4所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述第二微带传输线的第一端与所述第一微带传输线的第二端相连，所述第二微带传输线的第二端与所述第一极板和所述第二极板垂直耦合构成第一多层等效电容；所述第一极板经由第一过孔与所述第一层相连接，即与所述第一层的金属地相连接，所述第二极板经由第二过孔与所述第六层相连接，即与所述第六层的金属地相连；所述第四微带传输线的第一端与所述第三微带传输线的第二端相连，所述第四微带传输线的第二端与所述第三极板和所述第四极板垂直耦合构成第二多层等效电容；所述第三极板经由第三过孔与所述第一层相连接，即与所述第一层的金属地相连接，所述第四极板经由第四过孔与所述第六层相连接，即与所述第六层的金属地相连接。
6.如权利要求5所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述第三层上还可以包括两条用于级联的导线，所述导线为微带线，用于电气连接第一振荡单元与第二振荡单元，以及第二振荡单元与第三振荡单元。
7.如权利要求6所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：所述第五微带传输线的第一端经由第五过孔与所述第一振荡单元相连接，所述第五微带传输线的第二端与所述第六微带传输线的第一端和所述第七微带传输线相连；所述第六微带传输线的第二端经由第六过孔与所述第三振荡单元相连接，所述第六微带传输线的第一端与所述第五微带传输线的第二端和所述第七微带传输线相连。
8.如权利要求7所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：第一层与第二层的第一间距以及第五层与第六层的第五间距大于第二层与第三层的第二间距、第三层与第四层的第三间距以及第四层与第五层的第四间距。
9.如权利要求8中所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：
通过改变所述第一多层等效电容的电容值调节所述第一振荡单元的谐振零点；以及
通过改变所述第二多层等效电容的电容值调节所述第三振荡单元的谐振零点；以及
通过改变所述第三多层等效电容的电容值调节所述第二振荡单元的谐振零点；
通过调节上述三个振荡单元的谐振零点，可由此控制所述带阻滤波器的阻带带宽和带内抑制深度。
10.如权利要求9所述的宽带带阻谐振滤波器，其特征在于：
所述多层电路结构周围设置了干扰隔离墙，所述干扰隔离层设置在所述多层电路结构的外围，所述干扰隔离墙呈网络状结构，各层分别与所述干扰隔离墙进行连接，所述干扰隔离墙的上表面与所述第一层平齐，所述干扰隔离墙的下表面与所述第六层平齐，在所述干扰隔离墙的各个侧面均设置多个横梁，所述相邻两个横梁之间设置多个纵梁，相邻三个横梁之间的间隙内设置的两行纵梁的空间位置交错布置，以便用于隔离外部静电、高压或浪涌对滤波器内部谐振单元的干扰和冲击。
11.根据权利要求10所述的宽带带阻滤波器，其特征在于：
所述多层电路的层间设计了互耦屏蔽层，以阻断相邻层之间不同振荡单元的互耦所带来的串扰。
12.如权利要求11所述的宽带带阻滤波器，其特征在于：
所述多层电路是基于低温共烧陶瓷技术制造的；和/或
所述多层电路采用的内埋金属材料为钯银；和/或
所述多层电路的基板材料的介电常数为7.5；和/或
所述多层电路的基板材料的介电损耗正切角为0.0026。
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