CN109037867A - 基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，包括由上而下依次设置的电路板A、电路板B、电路板C、电路板D和电路板E；所述电路板C上挖除介质形成滤波空腔，所述滤波空腔内设置滤波结构；所述电路板B根据滤波结构的形状镂空，所述电路板D根据滤波结构的形状镂空；所述电路板C与电路板A之间形成空气腔体结构，所述电路板C与电路板E之间形成空气腔体结构。本发明基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，通过设置上述结构，减小了滤波器的介质损耗、辐射损耗和介质损耗，从而达到了贴片滤波器的低功耗设计目的，充分利用贴片结构可以介质集成悬置线平台的优势特点，实现较高性能的新型贴片滤波器结构。

Description

基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构

技术领域

本发明涉及射频微波电路技术领域，具体涉及基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构。

背景技术

随着现代无线通信技术的快速发展，射频集成电路向着低损耗、高性能、自封装等方向发展。滤波器是射频微波电路中一个重要的无源器件，能够实现频率的选择功能。实际应用中，对滤波器的插入损耗、频率选择性也有较高的要求。当工作于较高频段时，如Ka波段或者24GHz频率，滤波器的物理尺寸已经变得很小，而插入损耗随着频率的增大会有明显的恶化，具体表现在导体损耗、辐射损耗、以及介质损耗。贴片结构的滤波器具有较大的金属平面面积，能够一定程度减小电路的金属损耗。

但是，由于潜在的辐射趋势，贴片结构的滤波器的辐射损耗较大，在实际工程应用中需要采用金属壳体进行屏蔽，一方面实现封装保护内部电路，另外一方面实现电磁屏蔽也减小内部损耗。但是采用这样体积笨重的金属壳体，会带来额外的加工成本，整体电路体积大而笨重，后期装配也会额外增加设计难度和成本。

现有技术中的贴片结构滤波器辐射损耗较大，对滤波器结构进行额外的屏蔽设计会增大整体电路体积，并且产生额外的加工成本，同时后期装配也会额外增加设计难度和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的贴片结构滤波器辐射损耗较大，对滤波器结构进行额外的屏蔽设计会增大整体电路体积，并且产生额外的加工成本，同时后期装配也会额外增加设计难度和成本，目的在于提供基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，包括由上而下依次设置的电路板A、电路板B、电路板C、电路板D和电路板E；所述电路板C上挖除介质形成滤波空腔，所述滤波空腔内设置滤波结构；所述电路板B根据滤波结构的形状镂空，所述电路板D根据滤波结构的形状镂空；所述电路板C与电路板A之间形成空气腔体结构，所述电路板C与电路板E之间形成空气腔体结构。

现有技术中，贴片结构滤波器辐射损耗较大，对滤波器结构进行额外的屏蔽设计会增大整体电路体积，并且产生额外的加工成本，同时后期装配也会额外增加设计难度和成本。

本发明应用时，电路板C与电路板A之间形成空气腔体结构，电路板C与电路板E之间形成空气腔体结构，这两个腔体结构与滤波结构共同构成一个完整的滤波器，不仅能够减小内部电路的辐射损耗，而且通过调节该空腔腔体的大小，使得能够激励起的腔体谐振模式发生在滤波器通带的边缘频率处，能够实现较好的选频效果。一方面由于滤波结构的贴片形状具有较大的金属面积，可以减小电路的介质损耗，另外一方面，由于我们利用介质集成悬置线的平台优势，具有电磁屏蔽的功能，能够减小内部贴片滤波器的辐射损耗，并且我们将会在电路板C上，在保障机械强度可靠性的前提下，对多余的非电路部分进行介质挖除，进一步减小电路的介质损耗。本发明通过设置上述结构，减小了滤波器的介质损耗、辐射损耗和介质损耗，从而达到了贴片滤波器的低功耗设计目的。

进一步的，所述滤波结构为方形贴片结构。

进一步的，所述滤波空腔的边长为7～8mm。

进一步的，所述电路板B、电路板C和电路板D的总高度为1.2～1.6mm。

本发明应用时，当腔体选为该尺寸时，同时考虑到介质挖除以及内部贴片的影响，可以使得腔体谐振模式的谐振频率产生在滤波器频带的高频边缘处，使滤波器的频率选择性更好。

进一步的，所述滤波结构上设置输入端口和输出端口；所述输入端口设置开路枝节线A，所述输出端口设置开路枝节线B。

本发明应用时，通过设置开路枝节线A和开路枝节线B，能够在滤波器的通带外形成传输零点，增加带外的抑制效果。

进一步的，所述开路枝节线A正交于输入端口的馈线；所述开路枝节线B正交于输出端口的馈线。

进一步的，所述开路枝节线A和开路枝节线B的长度为抑制频点的四分之一波长。

进一步的，所述开路枝节线A与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm；所述开路枝节线B与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm。

本发明应用时，除了直接连接耦合、加入槽增强耦合之外，此处的开路枝节线与滤波结构也能够产生电耦合，能有助于耦合的增强。

进一步的，所述输入端口和输出端口连接于滤波结构处均设置开槽。

本发明应用时，端口馈电处引入了额外的槽，能够增大端口处的耦合。

进一步的，所述电路板C上设置贯通电路板C的金属化通孔。

本发明应用时，通过在电路板C的上下两侧同时进行金属布线，同时利用金属化通孔进行互联，可以进一步减小电路的导体损耗。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，通过设置上述结构，减小了滤波器的介质损耗、辐射损耗和介质损耗，从而达到了贴片滤波器的低功耗设计目的，充分利用贴片结构可以介质集成悬置线平台的优势特点，实现较高性能的新型贴片滤波器结构。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例2示意图；

图3为本发明实施例3示意图；

图4为本发明实施例3示意图；

图5为本发明实施例4示意图；

图6为本发明实施例4示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-电路板A，2-电路板B，3-电路板C，4-电路板D，5-电路板E。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，包括由上而下依次设置的电路板A1、电路板B2、电路板C3、电路板D4和电路板E5；所述电路板C3上挖除介质形成滤波空腔，所述滤波空腔内设置滤波结构；所述电路板B2根据滤波结构的形状镂空，所述电路板D4根据滤波结构的形状镂空；所述电路板C3与电路板A1之间形成空气腔体结构，所述电路板C3与电路板E5之间形成空气腔体结构。

本实施例实施时，电路板C3与电路板A1之间形成空气腔体结构，电路板C3与电路板E之间形成空气腔体结构，这两个腔体结构与滤波结构共同构成一个完整的滤波器，不仅能够减小内部电路的辐射损耗，而且通过调节该空腔腔体的大小，使得能够激励起的腔体谐振模式发生在滤波器通带的边缘频率处，能够实现较好的选频效果。一方面由于滤波结构的贴片形状具有较大的金属面积，可以减小电路的介质损耗，另外一方面，由于我们利用介质集成悬置线的平台优势，具有电磁屏蔽的功能，能够减小内部贴片滤波器的辐射损耗，并且我们将会在电路板C3上，在保障机械强度可靠性的前提下，对多余的非电路部分进行介质挖除，进一步减小电路的介质损耗。本发明通过设置上述结构，减小了滤波器的介质损耗、辐射损耗和介质损耗，从而达到了贴片滤波器的低功耗设计目的。

实施例2

如图2所示，本实施例实施时，所述的介质集成悬置线贴片滤波器，包括五层自上而下叠压的双面印制电路板，金属层有十层，分别为G1到G10，介质层有五层，分别为介质1到介质5，第三层电路板上、下表面设有基于贴片滤波器结构，第二层电路板和第四层电路板分别根据贴片滤波器的形状进行镂空，从而保证第三层电路板与第一层电路板和第五层电路板之间均形成空气腔体结构。

采用这样的贴片滤波器结构，一方面由于贴片形状具有较大的金属面积，可以减小电路的介质损耗，另外一方面，由于我们利用介质集成悬置线的平台优势，具有电磁屏蔽的功能，能够减小内部贴片滤波器的辐射损耗。此外，通过在中间第三层板的上下两侧同时进行金属布线，同时利用金属化通孔进行互联，可以进一步减小电路的导体损耗。最后，我们将会在第三层电路板上，在保障机械强度可靠性的前提下，对多余的非电路部分进行介质挖除，进一步减小电路的介质损耗。因此，综上几点，我们可以实现非常低损耗的贴片滤波器结构。

实施例3

如图3和图4所示，本实施例在实施例2的基础上，所述滤波结构为方形贴片结构。所述滤波空腔的边长为7～8mm。所述电路板B2、电路板C3和电路板D4的总高度为1.2～1.6mm。

该贴片滤波器也实现在介质集成悬置线的平台上，主要设置在中间第三层介质板上，共有两个端口，分别为端口1和端口2。中间采用的是方形贴片结构，端口馈电处引入了额外的槽，能够增大端口处的耦合。这里同时利用了介质集成悬置线的腔体模式。由于介质集成悬置线的空腔周围设置了多排贯穿五层电路板的金属化通孔，同时介质空腔顶部和底部的金属层，如图1中的金属层G2和G9，这里将形成一个具有电磁屏蔽的空气腔体，不仅能够减小内部电路的辐射损耗，而且通过调节该空腔腔体的大小，使得能够激励起的腔体谐振模式发生在滤波器通带的边缘频率处，能够实现较好的选频效果。

在该实施例中，腔体的边长选为7.2mm，高度为介质板2、介质板3和介质板4的总高度，高度为1.454mm。当腔体选为该尺寸时，同时考虑到介质挖除以及内部贴片的影响，可以使得腔体谐振模式的谐振频率产生在滤波器频带的高频边缘处，使滤波器的频率选择性更好。

最终实现的散射参数图如图4所示，纵轴为散射参数，单位为dB；横轴为频率，单位为GHz，可以看到，该滤波器的通带产生在25GHz频率处。由于利用了腔体模式，在通带的高频处，产生了一个谐振响应，使得该处的频率响应较为陡峭，具有较好的矩形系数，也就是频率选择性更好。

实施例4

如图5和图6所示，本实施例在实施例2的基础上，所述滤波结构上设置输入端口和输出端口；所述输入端口设置开路枝节线A，所述输出端口设置开路枝节线B。所述开路枝节线A正交于输入端口的馈线；所述开路枝节线B正交于输出端口的馈线。所述开路枝节线A和开路枝节线B的长度为抑制频点的四分之一波长。所述开路枝节线A与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm；所述开路枝节线B与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm。所述输入端口和输出端口连接于滤波结构处均设置开槽。

该贴片滤波器实现在介质集成悬置线的平台上，主要设置在中间第三层介质板上，共有两个端口，为端口1和端口2。中间采用的是方形贴片结构，端口馈电处引入了额外的槽，能够增大端口处的耦合。另外，端口处引入了额外的开路枝节线，能够在滤波器的通带外形成传输零点，增加带外的抑制效果。在方形贴片的四周，设置了多排金属化通孔，能够实现较好的电磁屏蔽效果，减小内部贴片的辐射损耗。另外，在非电路部分进行介质挖除，减小电路的介质损耗。

带外抑制枝节的长度为所抑制频点的四分之一波长，在该例子中为2.5mm。该抑制枝节距离方形贴片的距离为0.3mm。需要说明的时，除了直接连接耦合、加入槽增强耦合之外，此处的枝节与方形贴片也能够产生电耦合，能有助于耦合的增强。

最终实现的散射参数图如图6所示，纵轴为散射参数，单位为dB；横轴为频率，单位为GHz，可以看到，通带产生在25.2GHz处，带内有两个传输极点，另外，在带外有五个传输零点，能够在一定频率范围内，实现较好的带外抑制。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，包括由上而下依次设置的电路板A(1)、电路板B(2)、电路板C(3)、电路板D(4)和电路板E(5)；所述电路板C(3)上挖除介质形成滤波空腔，所述滤波空腔内设置滤波结构；所述电路板B(2)根据滤波结构的形状镂空，所述电路板D(4)根据滤波结构的形状镂空；所述电路板C(3)与电路板A(1)之间形成空气腔体结构，所述电路板C(3)与电路板E(5)之间形成空气腔体结构。

2.根据权利要求1所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述滤波结构为方形贴片结构。

3.根据权利要求2所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述滤波空腔的边长为7～8mm。

4.根据权利要求2所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述电路板B(2)、电路板C(3)和电路板D(4)的总高度为1.2～1.6mm。

5.根据权利要求1所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述滤波结构上设置输入端口和输出端口；所述输入端口设置开路枝节线A，所述输出端口设置开路枝节线B。

6.根据权利要求5所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述开路枝节线A正交于输入端口的馈线；所述开路枝节线B正交于输出端口的馈线。

7.根据权利要求5所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述开路枝节线A和开路枝节线B的长度为抑制频点的四分之一波长。

8.根据权利要求5所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述开路枝节线A与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm；所述开路枝节线B与滤波结构之间的距离为0.1～0.5mm。

9.根据权利要求5所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述输入端口和输出端口连接于滤波结构处均设置开槽。

10.根据权利要求1所述的基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构，其特征在于，所述电路板C(3)上设置贯通电路板C(3)的金属化通孔。