CN109742494B - 一种单层表贴型毫米波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单层表贴型毫米波滤波器，采用平面微带电路形式，包括金属化半矩形孔、枝节、交叉耦合滤波器、表贴焊盘，所述交叉耦合滤波器通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔相连，并通过枝节实现端口匹配，金属化半矩形孔与背面表贴焊盘相连，形成垂直过渡。有益效果：1）金属化半孔由电路端口处直接从正面垂直连接至背面，结合端口处的（多）枝节进行阻抗匹配的方法，形成适合毫米波频段的表贴型滤波器，实现了良好的端口匹配，性能优越。2）选用低损耗材料，交叉耦合，形成准椭圆函数高陡峭度的平面微带结构滤波器，通带内具有良好的驻波与插入损耗。3）适用于多种形式的滤波器。4）省去了封装管壳，消除了其对滤波器性能的影响，有效节约成本。
Description
技术领域
本发明是一种单层表贴型毫米波滤波器，属于微波通讯技术领域。
背景技术
微波滤波器广泛应用于电子、通信等系统中，是其中的关键部件之一。微带滤波器由于其平面化的电路形式，易于实现系统的小型化，并且重量轻、利于集成，精度高，稳定性好，可靠性高被广泛应用于各类微波模块、系统中。椭圆函数微带滤波器设计，双模、多模滤波器设计等方法，能够形成高选择性的滤波特性，从而在获得小型化、轻量化的同时，获得较好的滤波器性能，在某些场合能够获得与腔体滤波器等同的效果，获得用户的青睐。
在毫米波频段，平面微带结构滤波器多用金丝键合与外部电路进行互连，装配效率相对较低，不适合大批量生产，尤其在民品领域，产品数量巨大，要求装配效率必须很高，才能满足高可靠、大批量生产的要求，而表贴化是当前大规模高效装配的主要途径，因此研究表贴型毫米波滤波器显得尤为必要，使其在更多场合获得广泛而深入的应用，有力推动微波、毫米波系统的进步发展。
表贴型器件往往使用封装管壳来实现，但在毫米波频段，由于寄生效应较为严重，管壳难以做到优良毫米波性能，其驻波不佳并且引入了较大的插入损耗， 使用管壳也增加了器件硬成本，器件装配的劳务成本，延长了器件的研制周期。
表贴型器件的核心是由正面电路至背面表贴焊盘的垂直过渡的设计，该结构往往需要多层平面电路参与，以增加设计自由度，获得良好的微波、毫米波性能，但对单层平面电路而言其设计自由度较小，难以获得具有优良性能的垂直过渡，因此尽管单层平面电路足够简洁，但由其形成性能优良的垂直过渡，并进而形成表贴结构具有挑战性，尤其是在毫米波频段，由于寄生效应较为严重，端口的匹配变得更为困难。
发明内容
本发明提出的是一种高性能单层表贴型毫米波滤波器，其目的是针对现有平面电路使用成本较高、端口匹配困难等缺陷，提出了一种高性能单层表贴型毫米波滤波器，使高性能单层平面微带滤波器适合表贴，并在通带范围内还具有良好的驻波与插入损耗，以及带外抑制性能，从而使该型滤波器能满足高可靠、大批量生产的要求，可广泛应用于军民两用电子通讯、雷达等系统中。
本发明的技术解决方案：一种单层表贴型毫米波滤波器，采用平面微带电路形式，包括金属化半矩形孔1、枝节2、交叉耦合滤波器3、表贴焊盘，所述交叉耦合滤波器3通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔1相连，并通过枝节2实现端口匹配，金属化半矩形孔1与背面表贴焊盘相连，形成垂直过渡。
本发明的有益效果：
1）在单层平面电路上，通过金属化半孔垂直过渡，即金属化半孔由电路端口处直接从正面垂直连接至背面，结合端口处的（多）枝节进行阻抗匹配的方法，形成适合毫米波频段的表贴型滤波器，实现了良好的端口匹配，性能优越，结构简洁实用。
2）选用低损耗材料，并采用交叉耦合的设计方法，在毫米波频段形成准椭圆函数高陡峭度的平面微带结构滤波器，并且其通带内具有良好的驻波与插入损耗。
3）该表贴型滤波器的表贴结构适用于多种形式的滤波器，包括低通，高通，及带通，适用于包括毫米波频段在内的多个频段。
4）该型表贴结构省去了封装管壳，消除了其对滤波器性能的影响，有效节约成本。
5）利于平面集成，能满足各类微波、毫米波部件的要求。
附图说明
附图1是半圆形焊盘单层表贴型毫米波滤波器结构示意图
附图2是矩形焊盘单层表贴型毫米波滤波器结构示意图。
附图3是阶梯状匹配枝节结构示意图。
图中1为金属化半矩形孔，2为枝节，3为交叉耦合滤波器，4为半圆形表贴焊盘，5为矩形表贴焊盘。
具体实施方式
一种单层表贴型毫米波滤波器，采用平面微带电路形式，包括金属化半矩形孔1、枝节2、交叉耦合滤波器3、表贴焊盘，所述交叉耦合滤波器3通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔1相连，并通过枝节2实现端口匹配，金属化半矩形孔1与背面表贴焊盘相连，金属化半矩形孔由电路端口处直接从正面垂直连接至背面，形成垂直过渡。
所述表贴焊盘为半圆形表贴焊盘4或矩形表贴焊盘5。
所述滤波器采用石英，氧化铝，蓝宝石等。
所述枝节可为阶梯状。
与背面表贴管脚相连的垂直过渡端口处的匹配，加枝节，并对其长、宽进行优化计算，连同内部平面微带滤波器最终形成匹配良好的表贴型毫米波滤波器。枝节可为阶梯状，以更好实现匹配。
整个滤波器采用了适合毫米波频段低损耗的衬底材料（石英等），获得良好的器件特性。
滤波器3可以是带通滤波器，也可以是低通、高通滤波器。该基本结构可以推广至所有单层微带微波、毫米波器件。包括滤波器，耦合器，功分器等等。
该型滤波器具有良好的驻波与插入损耗特性，通带边沿陡峭度很好，结构紧凑，性能优越，适合表贴，可广泛用于各类微波系统。
底面管脚与顶面微带互联部位为输入、输出结构端面垂直面直接形成，尽可能减小了传输路径与寄生影响，利于在毫米波频段实现良好匹配。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
如附图1所示，交叉耦合滤波器通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔1相连，并通过正面匹配枝节2实现端口匹配，金属化半矩形孔与背面半圆形焊盘4，形成整个表贴型滤波器。
如附图2所示，交叉耦合滤波器通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔1相连，并通过枝节2实现端口匹配，金属化半矩形孔与背面矩形焊盘5相连，形成整个表贴型滤波器。
如附图3所示，所述枝节为阶梯状，以更好实现匹配。
Claims (6)
1.一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于采用平面微带电路形式，包括金属化半矩形孔（1）、枝节（2）、交叉耦合滤波器（3）、表贴焊盘，所述交叉耦合滤波器（3）通过微带在端口端面处与金属化半矩形孔（1）相连，并通过枝节（2）实现端口匹配，金属化半矩形孔（1）与背面表贴焊盘相连，由电路端口处直接从正面垂直连接至背面形成垂直过渡。
2.根据权利要求1所述的一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于所述表贴焊盘为半圆形表贴焊盘（4）或矩形表贴焊盘（5）。
3.根据权利要求1所述的一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于所述单层表贴型毫米波滤波器采用石英材料。
4.根据权利要求1所述的一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于所述单层表贴型毫米波滤波器采用氧化铝。
5.根据权利要求1所述的一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于所述交叉耦合滤波器（3）为带通滤波器、低通滤波器或高通滤波器。
6.根据权利要求1所述的一种单层表贴型毫米波滤波器，其特征在于所述枝节为阶梯状。
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