CN111555729A - 一种新型带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型带通滤波器，属于滤波器技术领域。本发明包括从上至下依次的电路结构层、基体层和等效大地层，电路结构层上形成有滤波器电路结构，并设有输入端口、输出端口和多个接地端口，滤波器电路结构包括连接在输入端口和输出端口之间的多个串联谐振器和串并联谐振器，多个谐振器的共同作用下实现了高带外抑制的效果，第六谐振器作为滤波器的零点电路，在满足谐振条件下，电感L6主要控制高频零点，电容C6主要控制低频零点；在满足谐振条件下，调节电容Cb3、电容Cb4、电容Cb5可以在低频端引入新的零点；实际模型中接地端存在寄生电感，通过合理的布局利用寄生电感引入远端抑制零点。

Description

一种新型带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种新型带通滤波器，属于滤波器技术领域。

背景技术

随着移动通信快速发展，手机射频滤波器爆发式增长。在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对于通讯协议对于频带内外的需求也越来越高，这也使得滤波器的设计越来越有挑战性。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，由于每一个频带有需要有自己的滤波器，因此一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。

在4G网络高速发展的同时，各大通信设备巨头已经强势布局5G技术，在过去的4G时代里面，主要使用的是SAW滤波器，虽然说成本较低，工艺精湛，但是却不能满足5G传输的需求。5G需要集成大量的电子元器，所以，滤波器尺寸需要更小以及方便集成，因此需要一种体积小，频率稳定，损耗低的滤波器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有滤波器存在的上述缺陷，提供了一种新型带通滤波器，包括电路结构层、基体层和等效大地层，结合半导体工艺实现小型化和便于集成的效果。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种新型带通滤波器，包括从上至下依次的电路结构层、基体层和等效大地层，电路结构层上形成有滤波器电路结构，并设有输入端口、输出端口和多个接地端口。

进一步地，滤波器电路结构包括串联连接在输入端口和输出端口之间的第一谐振器和第二谐振器，输入端口和第一谐振器之间连接有接地的第三谐振器，输出端口和第二谐振器之间连接有接地的第五串谐振器。

进一步地，所述第一谐振器和第二谐振器之间连接有第六谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器和第六谐振器为LC串联谐振单元；所述第三谐振器和第五谐振器为LC串并联谐振单元，由电感与第一电容串联后与第二电容并联组成。

进一步地，所述第六谐振器连接有接地的第四谐振器，所述第四谐振器为LC串并联谐振单元，由电感与第一电容串联后与第二电容并联组成。

进一步地，所述第一串联谐振器和第二串联谐振器为对称结构，两谐振器的电感值和电容值分别相等。

进一步地，所述第三串并联谐振器和第五谐振器为对称结构，两谐振器的电感值和电容值分别相等。

进一步地，所述接地端口设有4个，两个与输入端口形成GSG共面端口，两个与输出端口形成GSG共面端口。

进一步地，所述接地端口通过通孔与等效大地层连接。

进一步地，所述等效大地层为在基体层下表面通过电镀形成的一层金属导体层。

进一步地，所述基体层为砷化镓、氮化硅或硅等半导体材料。

本发明的有益效果是：

本发明采用GSG端口，便于与其他微波组件集成；多个谐振器的共同作用下实现了高带外抑制的效果，第六谐振器作为滤波器的零点电路，在满足谐振条件下，电感L6主要控制高频零点，电容C6主要控制低频零点；第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器通过将电感等效为电感电容串联，在满足谐振条件下，调节电容Cb3、电容Cb4、电容Cb5可以在低频端引入新的零点；实际模型中接地端存在寄生电感，通过合理的布局利用寄生电感引入远端抑制零点。

附图说明

图1为本发明滤波器的电路示意图；

图2为本发明滤波器平面结构示意图；

图3为本发明滤波器三维结构示意图；

图4为本发明滤波器的仿真结果示意图。

附图标记说明：

1背金大地面；2GSG共面端口；3基体层；4电路结构层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图3所示，本实用带通滤波器包括从上至下依次的电路结构层4、基体层3和背金大地层2，电路结构层4上形成有滤波器电路结构，并设有输入端口、输出端口和接地端口，接地端口设有4个，两个与输入端口形成GSG共面端口22，两个与输出端口形成GSG共面端口2，本实施例的滤波器封装结构为1.0mm×0.8mm×0.1mm。

如图1所示，本实施例的滤波器电路结构包括第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器。其中，第一谐振器为电感L1和电容C1串联谐振器；第二谐振器为电感L2和电容C2串联谐振器；第三谐振器为电感L3和电容Cb3串联，然后和电容C3并联的串并联谐振器；第四谐振器为电感L4和电容Cb4串联，然后和电容C4并联的串并联谐振器；第五谐振器为电感L5和电容Cb5串联，然后和电容C5并联的串并联谐振器；第六谐振器为电感L6和电容C6串联谐振器。电路的连接方式为：输入端连接第一谐振器(电感L1、电容C1)，第一谐振器连接第二谐振器(电感L2、电容C2)，第二谐振器连接输出端；第三谐振器(电感L3、电容C3、电容Cb3)一端连接在输入端和第一谐振器之间，另一端接地；第六谐振器(电感L6、电容C6)一端连接在第一谐振器和第二谐振器之间，第六谐振器另一端连接第四谐振器(电感L4、电容C4、电容Cb4)，第四谐振器另一端接地；第五谐振器(电感L5、电容C5、电容Cb5)一端连接在第二谐振器和输出端之间，另一端接地。

如图2所示，本施例的滤波器电路结构，该实施案采用GSG共面端口2作为滤波器的输入输出端口，连接方式为输入端连接电容C1，电容C1连接电感L1，电感L1连接电感L2、电感L2连接电容C2，电容C2连接输出端；在电容C1和输入端之间连接第一串并联谐振(电感L3、电容C3、电容Cb3)，第一串并联谐振的另一端连接V2，通过V2和背金大地面1相连接，形成接地端；在电感L1和电感L2之间连接电容C6，电容C6的另一端连接电感L6，电感L6的另一端连接第二串并联谐振(电感L4、电容C4、电容Cb4)，第二串并联谐振的另一端连接连接V5，通过V5和背金大地面1相连接，形成接地端；在电容C2和输出端之间连接第三串并联谐振(电感L5、电容C5、电容Cb5)，第三串并联谐振的另一端连接连接V4，通过V4和背金大地面1相连接，形成接地端；其中G1、G2、G3、G4通过连接通孔V1、V2、V3、V4连接背金大地面1。

如图4所示，本发明新型带通滤波器中心频率为3.85GHz，通带带宽3.1GHz到4.6GHZ，通带内插入损耗小于2.0dB；阻带内，在DC～2.6GHz范围内抑制大于30dB、在5.3～10GHz范围内抑制大于30dB。

本发明提供的新型带通滤波器具有设计结构简单、高性能，并且基于半导体工艺实现，尺寸小，工艺精度高适合批量生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种新型带通滤波器，其特征在于，包括从上至下依次的电路结构层(4)、基体层(3)和等效大地层(2)，所述电路结构层(4)上形成有滤波器电路结构，并设有输入端口、输出端口和多个接地端口，所述的滤波器电路结构包括串联连接在输入端口和输出端口之间的第一谐振器和第二谐振器，输入端口和第一谐振器之间连接有接地的第三谐振器，输出端口和第二谐振器之间连接有接地的第五串谐振器。

2.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述第一谐振器和第二谐振器之间连接有第六谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器和第六谐振器为LC串联谐振单元；所述第三谐振器和第五谐振器为LC串并联谐振单元，由电感与第一电容串联后与第二电容并联组成。

3.根据权利要求2所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述第六谐振器连接有接地的第四谐振器，所述第四谐振器为LC串并联谐振单元，由电感与第一电容串联后与第二电容并联组成。

4.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述第一串联谐振器和第二串联谐振器为对称结构，两谐振器的电感值和电容值分别相等。

5.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述第三串并联谐振器和第五谐振器为对称结构，两谐振器的电感值和电容值分别相等。

6.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述接地端口设有4个，两个与输入端口形成GSG共面端口(2)，两个与输出端口形成GSG共面端口(2)。

7.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述接地端口通过通孔与等效大地层(2)连接。

8.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述等效大地层(2)为在基体层(3)(1)下表面通过电镀形成的一层金属导体层。

9.根据权利要求1所述的新型带通滤波器，其特征在于：所述基体层(3)(1)为砷化镓、氮化硅或硅等半导体材料。

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