CN111313134A - 一种采用tsv技术的增强耦合型三维发夹滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，包括RDL制作滤波器耦合结构，相邻两层滤波器耦合结构之间采用TSV进行信号传输。本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器是三维结构。该滤波器将两个完全相同的平面RDL结构的发夹滤波器通过TSV信号传输，实现耦合的增强，从而得到更好的滤波性能。

Description

一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，具体涉及一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器。
技术背景
二十一世纪的科技飞速发展，比较突出的有无线传输中的微波领域技术。300MHz到300GHz频段的微波在军事、航空等领域普遍运用。在通信系统和射频电路中，微波滤波器得到广泛应用，其设计和性能起到至关重要的作用。微波滤波器是一个经典的选频器件，其体积小、制作简单、容易设计。随着科学技术的发展，基于无线通信的无线产品越来越普及。相应的频谱资源越发紧张。尤其是日常生活使用的频段越来越拥挤，需要更高性能要求的微波滤波器。因此滤波器的小型化称为研究热点之一。
进行滤波器小型化的设计，传统方法是利用高介电常数、交叉耦合结构、交指结构、多层板技术和Koch分形结构等方法。但是平面路中集成度已经达到饱和，无法通过缩小器件尺寸去满足摩尔定律的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，实现了发夹滤波器的耦合增强，解决了传统发夹滤波器平面结构滤波性能较差的问题。
本发明所采用的技术方案是，采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，采用上下两层RDL制作滤波器耦合结构，上下两层RDL中间层采用TSV信号传输，实现耦合的增强。两层RDL结构完全相同，由四个谐振腔和输入、输出抽头馈线组成。上下两层，每一对相应的谐振腔中间利用九个TSV连接。
一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，包括RDL制作滤波器耦合结构，相邻两层滤波器耦合结构之间采用TSV进行信号传输。
每层所述RDL制作滤波器耦合结构包括四个谐振腔，每个谐振腔均与相邻RDL制作滤波器耦合结构的谐振腔一一对应。
每个谐振腔包括三条线，谐振腔上U型构造表示电路中的一个电感和一个电容的串联实现，下U型构造表示电路中一个电感和一个电容的并联实现。
每条线上设置有若干个硅通孔，每条线分别通过硅通孔与对应的谐振腔的三条线相连通。
RDL制作滤波器耦合结构的一端设置有输入抽头馈线，另一端设置有输出抽头馈线。
输入抽头馈线和输出抽头馈线均与谐振腔靠外侧的一条线相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
传统发夹滤波器是平面结构。本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器是三维结构。该滤波器将两个完全相同的平面RDL结构的发夹滤波器通过TSV信号传输。实现了耦合的增强，从而得到更好的滤波性能。
附图说明
图1是本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器的俯视图。
图2是本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器的主视图。
图3是本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器左视图。
图中：1.上层RDL第一个谐振腔第一条线，2.上层RDL第一个谐振腔第二条线，3.上层RDL第一个谐振腔第三条线，4.上层RDL第二个谐振腔第一条线，5.上层RDL第二个谐振腔第二条线，6.上层RDL第二个谐振腔第三条线，7.上层RDL第三个谐振腔第一条线，8.上层RDL第三个谐振腔第二条线，9.上层RDL第三个谐振腔第三条线，10.上层RDL第四个谐振腔第一条线，11.上层RDL第四个谐振腔第二条线，12.上层RDL第四个谐振腔第三条线，13.上层RDL输入抽头馈线，14.上层RDL输出抽头馈线，15.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，16.连接上下RDL层第一个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，17.连接上下RDL层第一个谐振腔第三条线的硅通孔，18.连接上下RDL层第二个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，19.连接上下RDL层第二个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，20.连接上下RDL层第二个谐振腔第三条线的硅通孔，21.连接上下RDL层第三个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，22.连接上下RDL层第三个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，23.连接上下RDL层第三个谐振腔第三条线的硅通孔，24.连接上下RDL层第四个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，25.连接上下RDL层第四个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，26.连接上下RDL层第四个谐振腔第三条线的硅通孔，27.下层RDL第一个谐振腔第一条线，28.下层RDL第一个谐振腔第二条线，29.下层RDL第一个谐振腔第三条线，30.下层RDL第二个谐振腔第一条线，31.下层RDL第二个谐振腔第二条线，32.下层RDL第二个谐振腔第三条线，33.下层RDL第三个谐振腔第一条线，34.下层RDL第三个谐振腔第二条线，35.下层RDL第三个谐振腔第三条线，36.下层RDL第四个谐振腔第一条线，37.下层RDL第四个谐振腔第二条线，38.下层RDL第四个谐振腔第三条线，39.下层RDL输入抽头馈线，40.下层RDL输出抽头馈线，41.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第二个硅通孔，42.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第三个硅通孔，43.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第四个硅通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，包括RDL制作滤波器耦合结构，相邻两层滤波器耦合结构之间采用TSV进行信号传输。
每层所述RDL制作滤波器耦合结构包括四个谐振腔，每个谐振腔均与相邻RDL制作滤波器耦合结构的谐振腔一一对应。
每个谐振腔包括三条线，谐振腔上U型构造表示电路中的一个电感和一个电容的串联实现，下U型构造表示电路中一个电感和一个电容的并联实现。
每条线分别通过硅通孔与对应的谐振腔的三条线相连通。
每条线上设置有若干个硅通孔；
RDL制作滤波器耦合结构的一端设置有输入抽头馈线，另一端设置有输出抽头馈线。
输入抽头馈线和输出抽头馈线均与谐振腔靠外侧的一条线相连接。
传统发夹滤波器是平面结构。本发明的采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器是三维结构。
本发明的滤波器将两个完全相同的平面RDL结构的发夹滤波器通过TSV信号传输，形成了滤波器的三维结构；具体实施例，如图1-3所示，其中：1.上层RDL第一个谐振腔第一条线，2.上层RDL第一个谐振腔第二条线，3.上层RDL第一个谐振腔第三条线，4.上层RDL第二个谐振腔第一条线，5.上层RDL第二个谐振腔第二条线，6.上层RDL第二个谐振腔第三条线，7.上层RDL第三个谐振腔第一条线，8.上层RDL第三个谐振腔第二条线，9.上层RDL第三个谐振腔第三条线，10.上层RDL第四个谐振腔第一条线，11.上层RDL第四个谐振腔第二条线，12.上层RDL第四个谐振腔第三条线，13.上层RDL输入抽头馈线，14.上层RDL输出抽头馈线，15.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，16.连接上下RDL层第一个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，17.连接上下RDL层第一个谐振腔第三条线的硅通孔，18.连接上下RDL层第二个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，19.连接上下RDL层第二个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，20.连接上下RDL层第二个谐振腔第三条线的硅通孔，21.连接上下RDL层第三个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，22.连接上下RDL层第三个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，23.连接上下RDL层第三个谐振腔第三条线的硅通孔，24.连接上下RDL层第四个谐振腔第一条线的第一个硅通孔，25.连接上下RDL层第四个谐振腔第二条线的第一个硅通孔，26.连接上下RDL层第四个谐振腔第三条线的硅通孔，27.下层RDL第一个谐振腔第一条线，28.下层RDL第一个谐振腔第二条线，29.下层RDL第一个谐振腔第三条线，30.下层RDL第二个谐振腔第一条线，31.下层RDL第二个谐振腔第二条线，32.下层RDL第二个谐振腔第三条线，33.下层RDL第三个谐振腔第一条线，34.下层RDL第三个谐振腔第二条线，35.下层RDL第三个谐振腔第三条线，36.下层RDL第四个谐振腔第一条线，37.下层RDL第四个谐振腔第二条线，38.下层RDL第四个谐振腔第三条线，39.下层RDL输入抽头馈线，40.下层RDL输出抽头馈线，41.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第二个硅通孔，42.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第三个硅通孔，43.连接上下RDL层第一个谐振腔第一条线的第四个硅通孔；
每层RDL的物理尺寸为：第一个和第四个谐振腔臂长292um，臂宽432um,两臂间长879um,宽478um。第二个和第三个谐振腔臂长289um，臂宽451um,两臂间长879um,宽478um。第一个跟第二个谐振腔的距离和第三个跟第四个谐振腔间隔的距离均为559um，而第二个和第三个谐振腔之间间隔的距离为864um。输入输出抽头馈线宽度为163um,其抽头高度为114um。TSV直径与所连接微带线宽度一致，高度为100um。每层RDL的电路中共五大部分耦合，包含输入输出耦合和三个谐振腔间耦合。第一部分耦合即输入耦合为输入抽头馈线与第一个谐振腔之间的耦合，其耦合系数为10。第二部分耦合为第一个谐振腔与第二个谐振腔间耦合，其耦合系数为0.1183。第三部分耦合为第二个谐振腔和第三个谐振腔间耦合，其耦合系数为0.099。第四部分耦合为第三个谐振腔与第四个谐振腔间耦合，其耦合系数为0.118。第五部分耦合为即输出耦合为输出抽头馈线与第四个谐振腔间耦合，其耦合系数为4.087。三维发夹滤波器也包含五部分耦合。第一部分耦合为上RDL第一部分耦合和下RDL第一部分耦合的和，其耦合系数为20。第二部分耦合为上RDL第二部分耦合和下RDL第二部分耦合的和，其耦合系数为0.2366。第三部分耦合为上RDL第三部分耦合和下RDL第三部分耦合的和，其耦合系数为0.198。第四部分耦合为上RDL第四部分耦合和下RDL第四部分耦合的和，其耦合系数为0.236。第五部分耦合为上RDL第五部分耦合和下RDL第五部分耦合的和，其耦合系数为8.174。三维发夹滤波器通过TSV将上下两层相同的RDL层连接，其五大部分耦合系数分别对应上下两层RDL对应的五部分耦合系数取和。三维发夹滤波器耦合系数相对平面发夹滤波器耦合系数相比而言得到增倍，实现了耦合的增强，从而得到更好的滤波性能。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，包括RDL制作滤波器耦合结构，相邻两层滤波器耦合结构之间采用TSV进行信号传输。
2.根据权利要求1所述的一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，每层所述RDL制作滤波器耦合结构包括四个谐振腔，每个谐振腔均与相邻RDL制作滤波器耦合结构的谐振腔一一对应。
3.根据权利要求2所述的一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，所述每个谐振腔包括三条线，谐振腔上U型构造表示电路中的一个电感和一个电容的串联实现，下U型构造表示电路中一个电感和一个电容的并联实现。
4.根据权利要求3所述的一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，所述每条线上设置有若干个硅通孔，每条线分别通过硅通孔与对应的谐振腔的三条线相连通。
5.根据权利要求1所述的一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，所述RDL制作滤波器耦合结构的一端设置有输入抽头馈线，另一端设置有输出抽头馈线。
6.根据权利要求5所述的一种采用TSV技术的增强耦合型三维发夹滤波器，其特征在于，所述输入抽头馈线和输出抽头馈线均与谐振腔靠外侧的一条线相连接。
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