CN108808185A - 一种适用于l波段的ltcc带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，包括四个串联的谐振单元，所述的四个谐振单元在LTCC带通滤波器内呈田字型分布，其中同行的两个谐振单元构成一个谐振组，主谐振组和次谐振组上下排列，流经带通滤波器的信号依次流经次谐振组第一谐振单元、主谐振组第一谐振单元、主谐振组第二谐振单元和次谐振组第二谐振单元。本发明将滤波器内的四个谐振单元以4阶交叉耦合结构设置即四个谐振单元呈田字形分布，解决了目前L波段四级LTCC带通滤波器，必须额外设置耦合元件实现交错耦合的问题。该种适用于L波段的LTCC带通滤波器解决了目前L波段LTCC带通滤波存在的结构复杂、制备困难、带通滤波的带宽窄等问题。

Description

一种适用于L波段的LTCC带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，尤其设置涉及一种适用于L波段的LTCC带通滤波器。

背景技术

滤波器是通信系统的一个关键器件，它主要起到频率选择的作用，它通常位于发送和接收组件里，而发送和接收组件又是通讯系统的一个关键部件，所以滤波器的好坏影响着整个模块乃至整个系统的性能表现，因此如何制备小型化且性能高的滤波器成为了人们的研究对象。而LTCC(低温共烧陶瓷)新型材料技术，将金属印刷在基板中，并进行叠压，使其形成互连，最后在低温条件下共烧，印刷的金属等效于电路中电容电感电阻，这样的三维电路结构既可以提高空间利用度，达到小型化的目的，也可以在很大程度上减少了元器件之间的寄生效应和耦合效应的影响，改善了整个通信系统的可靠性，因此可以运用LTCC技术工艺制造滤波器。

目前，LTCC滤波器已经大量运用在L波段等中高频波段，具有体积小、稳定性好、易于以其他器件连接等优点，但是其缺点也十分明显。具体而言，带通滤波器通常以多个谐振单元耦合来得到，带通滤波器中存在的谐振单元的数量即为此带通滤波器的阶数，越多的阶数可以使带通滤波器的边带陡峭越理想，但是谐振单元件需要进行耦合，耦合元件值不能过大或过小，否则都会造成滤波器带通响应不好，面对这种情况，带通滤波器的边带陡峭效果和带通带宽间存在矛盾。目前的L波段LTCC带通滤波器，通常选择保证带通滤波器的边带陡峭效果，以多个谐振单元平行分布结构设计，其中互不相邻的谐振单元必须额外设置耦合结构实现互不相邻的谐振单元间的交错耦合，使得滤波器内部结构复杂，制备难度加大。并且，也是因为需要额外设计实现交错耦合的耦合元件，使得电路设计的难度增加，布局所造成的技术效应会使滤波器的电特性不好甚至产生难以克服的耦合效应，对此目前通常使用牺牲带通滤波器的带宽来解决这一问题。对此，实际中需要一种新的L波段LTCC带通滤波器解决目前的带通滤波器存在的结构复杂、制备困难、带通滤波的带宽窄等问题。

发明内容

本发明提供了一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，旨在解决目前L波段LTCC带通滤波存在的结构复杂、制备困难、带通滤波的带宽窄等问题。

本发明提供了一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，包括四个串联的谐振单元，所述的四个谐振单元在LTCC带通滤波器内呈田字型分布，四个谐振器之间，有通过电感相互耦合，有通过电容相互耦合，通过谐振器之间耦合能力增大和减小感值和容值，其中同行的两个谐振单元构成一个谐振组，主谐振组和次谐振组上下排列，流经带通滤波器的信号依次流经次谐振组第一谐振单元、主谐振组第一谐振单元、主谐振组第二谐振单元和次谐振组第二谐振单元。

本发明提供的一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，包含四个谐振单元，即该带通滤波器为四阶滤波，有较好的边带陡峭越效果，可以实现高边带陡峭越度，而四个谐振单元呈田字形分布，各个谐振单元两两相邻，相互存在耦合，在不增加其他耦合元件的情况下，即实现了谐振单元的交错耦合。本发明的四个谐振器之间不相互连接，通过空间耦合形成能量传播，通过控制它们之间的距离可对带宽进行精准控制，进而得到高性能的滤波器，L波段上其带宽达到400MHz，且在800MHz和1600MHz处抑制达到30dB，解决了L波段带通滤波器带宽比较窄的问题。相对于目前同类型的L波段四级LTCC带通滤波器，目前的带通滤波器一般由三层带状平行放置而成，虽然也可以通过调整谐振单元间的距离来调整耦合强弱，但是其中存在不相邻的耦合单元，额外设置耦合元件实现交错耦合又会导致带通滤波器结构复杂，设计困难，难以调整调整谐振单元间的距离以实现调整耦合强弱。具体而言，以输入端至输出端依次为第一谐振单元至第四谐振单元为例，现有技术中的第一谐振单元与第四谐振单元并不相邻，必须在第一谐振单元与第四谐振单元件引入交叉耦合以增加传输零点，使阻带衰减增加，设计结构复杂是的现有的LTCC带通滤波器不能很好的调整耦合强弱以得到理想的带通响应。而本发明将滤波器内的四个谐振单元以4阶交叉耦合结构设置即四个谐振单元呈田字形分布，解决了目前L波段四级LTCC带通滤波器，必须额外设置耦合元件实现交错耦合的问题。并且，由于采用了4阶交叉耦合结构，本发明所述带通滤波器因左右全部对称，上下部分对称，因此制备工艺简单，制作成本低，简便易行。通过控制它们之间的距离可对带宽进行精准控制，可以得到比较宽的带通带宽。该种适用于L波段的LTCC带通滤波器在保证高边带陡峭越度的前提下，解决了目前L波段LTCC带通滤波存在的结构复杂、制备困难、带通滤波的带宽窄等问题。

附图说明

图1为一种适用于L波段的陶瓷带通滤波器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，包括四个串联的谐振单元，所述的四个谐振单元在LTCC带通滤波器内呈田字型分布，其中同行的两个谐振单元构成一个谐振组，主谐振组和次谐振组上下排列，流经带通滤波器的信号依次流经次谐振组第一谐振单元、主谐振组第一谐振单元、主谐振组第二谐振单元和次谐振组第二谐振单元。本发明将滤波器内的四个谐振单元以4阶交叉耦合结构设置即四个谐振单元呈田字形分布，解决了目前L波段四级LTCC带通滤波器，必须额外设置耦合元件实现交错耦合的问题。并且，由于采用了4阶交叉耦合结构，本发明所述带通滤波器因左右全部对称，上下部分对称，因此制备工艺简单，制作成本低，简便易行。通过控制它们之间的距离可对带宽进行精准控制，可以得到比较宽的带通带宽。该种适用于L波段的LTCC带通滤波器在保证高边带陡峭越度的前提下，解决了目前L波段LTCC带通滤波存在的结构复杂、制备困难、带通滤波的带宽窄等问题。

如图1所示，所述次谐振组包括三层金属层，所述次谐振组第一金属层，次谐振组第二金属层，次谐振组第三金属层依序有间隙的竖直排列，所述次谐振组第一金属层上设置次谐振组共同电极板1；次谐振组第二金属层并列设置次谐振组第一电极板2和次谐振组第二电极板11；次谐振组第三金属层并列设置次谐振组第一电感4和次谐振组第二电感13；所述次谐振组第二金属层与次谐振组第三金属层间设置有通孔柱，所述次谐振组第一电极板2通过通孔柱3与次谐振组第一电感4连接，所述次谐振组第二电极板11通过通孔柱12与次谐振组第二电感13连接。次谐振组共同电极板1、次谐振组第一电极板2、通孔柱3和次谐振组第一电感4构成了谐振组第一个谐振单元，次谐振组共同电极板1和次谐振组第一电极板2构成了次谐振组第一电容C1，通孔柱3和次谐振组第一电感4构成了次谐振组第一电感器L1；次谐振组共同电极板1、次谐振组第二电极板11、通孔柱12和次谐振组第二电感13构成了次谐振组第二个谐振单元，次谐振组共同电极板1和次谐振组第二电极板11次谐振组第二电容C4，通孔柱12和次谐振组第二电感13构成次谐振组第二电感器L4。次谐振组共同电极板1、次谐振组第一电感4和次谐振组第二电感13分别与L波段的LTCC带通滤波器外部的GND连接。

如图1所示，所述主谐振组包括五层金属层，所述主谐振组第一金属层，主谐振组第二金属层，主谐振组第三金属层，主谐振组第四金属层，主谐振组第五金属层依序有间隙的竖直排列；主谐振组第一金属层并列设置主谐振组第一电感5和主谐振组第二电感14；主谐振组第二金属层并列设置主谐振组第一电极板的一板7和主谐振组第二电极板的一板16，主谐振组第四金属层并列设置主谐振组第一电极板的二板9和主谐振组第二电极板的二板18，主谐振组第二金属层和主谐振组第四金属层间设置有通孔柱，所述主谐振组第一电极板的一板7和主谐振组第一电极板的二板9通过通孔柱8连接，主谐振组第一电极板的一板7和主谐振组第一电极板的二板9共同构成主谐振组第一电极板，所述主谐振组第二电极板的一板16和主谐振组第二电极板的二板18通过通孔柱17连接，主谐振组第二电极板的一板16和主谐振组第二电极板的二板18共同构成主谐振组第二电极板；主谐振组第一金属层与主谐振组第二金属层件设置有通孔柱，所述主谐振组第一电感5通过通孔柱6与主谐振组第一电极板连接，所述主谐振组第二电感14通过通孔柱15与主谐振组第二电极板连接；所述主谐振组第三金属层位于主谐振组第二金属层和主谐振组第四金属层之间，所述主谐振组第三金属层中央设置耦合电极板19，所述主谐振组第五金属层上设置主谐振组共同电极板10。主谐振组第一电感5、通孔柱6、主谐振组第一电极板的一板7、通孔柱8、主谐振组第一电极板的二板9和主谐振组共同电极板10共同构成主谐振组第一谐振单元，主谐振组第一电感5和通孔柱6构成了主谐振组第一电感L2，主谐振组第一电极板的一板7、通孔柱8、主谐振组第一电极板的二板9和主谐振组共同电极板10共同构成主谐振组第一电容C2，电容C2采用两层电容结构。主谐振组第二电感14、通孔柱15、主谐振组第二电极板的一板16、通孔柱17、主谐振组第二电极板的二板18和主谐振组共同电极板10共同构成主谐振组第二谐振单元，主谐振组第二电感14和通孔柱15构成主谐振组第二电感L3，主谐振组第二电极板的一板16、通孔柱17、主谐振组第二电极板的二板18和主谐振组共同电极板10构成主谐振组第二电容C3。主谐振组第一电感5、主谐振组第二电感14和主谐振组共同电极板10分别与L波段的LTCC带通滤波器外部的GND连接。

下面结合图1介绍本发明的一个具体的实施例，该种L波段的LTCC带通滤波器由上至下共包含八层金属层，第一层为电容C1和C4的上极板1，第二层为电容C1的下极板2和电容C4的下极板11，第三层为L1电感4和L4电感13，C1下极板2和L1电感4通过通孔柱3连接，C4下极板11和L4电感13通过通孔柱12连接，第四层为L2电感5和L3电感14，第五层为电容C2上极板7和电容C3上极板16，L2电感5和电容C2上极板7通过通孔柱6连接，L3电感14和电容C3上极板16通过通孔柱15连接，第六层为耦合电容Cr19,第七层为电容C2上极板9和电容C3上极板18，电容C2上极板7和电容C2上极板9通过通孔柱8连接，电容C3上极板16和电容C3上极板18通过通孔柱17连接，第八层为电容C2和C3的下极板10。

具体而言，结构1、2、3、4构成了第一个谐振器(L1与C1)，结构1、2构成了电容C1，电容采用两层电容，1为电容C1的上极板，与器件外部的GND相连，2为电容C1的下级板。结构3、4构成了L1，其中4为螺旋电感结构，3为通孔柱，用来连接2和4,4与器件外部的GND相连。同样，结构1、11、12、13构成了第四个谐振器(L4与C4)，结构1、11构成了电容C4，电容采用两层电容，1为电容C4的上极板，与器件外部的GND相连，11为电容C1的下级板。结构12、13构成了L4，其中12为通孔柱，用来连接11和13,13与器件外部的GND相连。结构5、6、7、8、9、10构成了第二个谐振器(L2与C1)，结构5、6构成了L2，其中6为通孔柱，用来连接5和7,5与器件外部的GND相连。结构7、8、9、10构成了电容C2，电容采用两层电容，7、9为电容C2的上极板，8为通孔柱，用来连接7和9，10为电容C1的下级板，与器件外部的GND相连。同样的，结构14、15、16、17、18、10构成了第三个谐振器(L3与C3)，结构14、15构成了L3，其中15为通孔柱，用来连接14和16,14与器件外部的GND相连。结构16、17、18、10构成了电容C3，电容采用两层电容结构，16、18为电容C3的上极板，178为通孔柱，用来连接16和18，10为电容C1的下级板，与器件外部的GND相连。结构19为耦合电容Cr，用来增加谐振器2和谐振器3之间的能量耦合。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，其特征在于，包括四个串联的谐振单元，所述的四个谐振单元在LTCC带通滤波器内呈田字型分布，其中同行的两个谐振单元构成一个谐振组，主谐振组和次谐振组上下排列，流经带通滤波器的信号依次流经次谐振组第一谐振单元、主谐振组第一谐振单元、主谐振组第二谐振单元和次谐振组第二谐振单元。

2.根据权利要求1所述的一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述次谐振组包括三层金属层，所述次谐振组第一金属层，次谐振组第二金属层，次谐振组第三金属层依序有间隙的竖直排列，所述次谐振组第一金属层上设置次谐振组共同电极板；次谐振组第二金属层并列设置次谐振组第一电极板和次谐振组第二电极板；次谐振组第三金属层并列设置次谐振组第一电感和次谐振组第二电感；所述次谐振组第二金属层与次谐振组第三金属层间设置有通孔柱，所述次谐振组第一电极板通过通孔柱与次谐振组第一电感连接，所述次谐振组第二电极板通过通孔柱与次谐振组第二电感连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于L波段的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述主谐振组包括五层金属层，所述主谐振组第一金属层，主谐振组第二金属层，主谐振组第三金属层，主谐振组第四金属层，主谐振组第五金属层依序有间隙的竖直排列；主谐振组第一金属层并列设置主谐振组第一电感和主谐振组第二电感；主谐振组第二金属层并列设置主谐振组第一电极板的一板和主谐振组第二电极板的一板，主谐振组第四金属层并列设置主谐振组第一电极板的二板和主谐振组第二电极板的二板，主谐振组第二金属层和主谐振组第四金属层间设置有通孔柱，所述主谐振组第一电极板的一板和主谐振组第一电极板的二板通过通孔柱连接，主谐振组第一电极板的一板和主谐振组第一电极板的二板共同构成主谐振组第一电极板，所述主谐振组第二电极板的一板和主谐振组第二电极板的二板通过通孔柱连接，主谐振组第二电极板的一板和主谐振组第二电极板的二板共同构成主谐振组第二电极板；主谐振组第一金属层与主谐振组第二金属层件设置有通孔柱，所述主谐振组第一电感通过通孔柱与主谐振组第一电极板连接，所述主谐振组第二电感通过通孔柱与主谐振组第二电极板连接；所述主谐振组第三金属层位于主谐振组第二金属层和主谐振组第四金属层之间，所述主谐振组第三金属层中央设置耦合电极板，所述主谐振组第五金属层上设置主谐振组共同电极板。