CN112952317A - 一种多层结构的ltcc带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层结构的LTCC带通滤波器，由16层介质层叠结构构成，其中包括底层接地板、顶层接地板；第二层金属层包括第一金属导带，第三层金属层包括由金属导带组成的第一环形谐振器、第二金属导带以及与第一环形谐振器连接的第五金属导带，第四层金属层包括由金属导带组成的第二环形谐振器，第五层包括由金属导带组成的第三环形谐振器，第六层包括第三金属导带、由金属导带组成的第四环形谐振器以及与第四环形谐振器连接的第六金属导带，第七层包括第四金属导带；本发明结合现有的LTCC工艺，利用多层结构的特点，合理调节滤波器内部结构，使滤波器体积较小；通频带两侧共分布了五个传输零点，能够有效抑制带外信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种多层结构的LTCC带通滤波器。
背景技术
随着当前无线通信技术的发展以及通信频段的增加，对通信系统射频前端的集成化、小型化提出了更高的要求。滤波器作为通信系统中射频前端的关键器件之一，如何缩小滤波器的体积也一直是研究的热点。LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic,低温共烧陶瓷)技术作为缩小电路器件体积的技术之一，具有三维立体布线的特点，可以将电容、电感等集总元件立体分布，也可以实现带状线等分布参数元件的立体排列，从而实现无源器件的集成化和小型化。从目前LTCC工艺下的滤波器设计来看，通过电容、电感等集总元件设计各种类型滤波器的技术已经较为成熟。另一方面，也有设计者通过设计立体结构的分布式谐振器，来实现滤波器。但是这类设计较为集中的体现在利用梳状线结构实现滤波器，需要外围两侧有较大的接地面。梳状线结构的谐振杆往往尺寸较大，因此通过这种方式实现的滤波器较其他类型的LTCC滤波器尺寸较大，外形尺寸也并不统一。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种尺寸较小的多层结构的LTCC带通滤波器。
技术方案：本发明的一种多层结构的LTCC带通滤波器，包括外部封装，内部由16层介质层叠结构构成，其中有八层金属层，包括作为底层接地板的第一层金属层、作为顶层接地板的第八层金属层；第二层金属层包括第一金属导带，第三层金属层包括由金属导带组成的第一环形谐振器、第二金属导带以及与第一环形谐振器连接的第五金属导带，第四层金属层包括由金属导带组成的第二环形谐振器，第五层包括由金属导带组成的第三环形谐振器，第六层包括第三金属导带、由金属导带组成的第四环形谐振器以及与第四环形谐振器连接的第六金属导带，第七层包括第四金属导带；第一层金属层、第八层金属层分别与外部封装的接地面连接。
其中，第一环形谐振器通过过孔与第八层金属层相连，第二环形谐振器通过过孔与第一层金属层相连，第三环形谐振器通过过孔与第八层金属层相连，第四环形谐振器通过过孔与第一层金属层相连；所述第一金属导带与第二金属导带之间通过过孔相连，第二金属导带与第三环形谐振器通过过孔相连，第三金属导带与第四金属导带通过过孔相连，第三金属导带与第二环形谐振器通过过孔相连；所述第一金属导带、第二金属导带、第三金属导带与第四金属导带的长度和高低位置能够调节；所述第一环形谐振器与第五金属导带连接的位置有偏移，第四环形谐振器与第六金属导带连接的位置有偏移；金属导带之间填充微波介质陶瓷材料，相邻的环形谐振器之间通过金属导带平行耦合的方式传输电磁信号。
本发明中，所述第五金属导带与第六金属导带为端口馈线，匹配50欧姆阻抗微带线；所述带通滤波器内部的各层结构呈中心对称；所述第一环形谐振器、第二环形谐振器、第三环形谐振器和第四环形谐振器的尺寸大小一致，所述第一层金属层和第八层金属层的尺寸大小一致；所述每条金属导带厚度均为0.01mm；所述每个过孔直径均为0.15mm。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)结合现有的LTCC工艺，利用多层结构的特点，合理调节滤波器内部结构，使滤波器体积较小；(2)通频带两侧共分布了五个传输零点，能够有效抑制带外信号。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的各层结构示意图；
图5为本发明的S参数图。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明的技术方案作进一步说明。
如图所示的一种多层结构的LTCC带通滤波器，整个滤波器外形为长方体，长度3.2mm，宽度1.6mm，高度1.7mm，包括外部封装，内部由16层介质层叠结构构成，介质型号为Dupont951，相对介电常数为7.8，其中有八层金属层，包括为底层接地板的第一层金属层、为顶层接地板的第八层金属层，第一层金属层、第八层金属层分别与外部封装的接地面连接。
第二层金属层包括第一金属导带5，第三层金属层包括由金属导带组成的第一环形谐振器1、第二金属导带6以及与第一环形谐振器1连接的第五金属导带9，第四层金属层包括由金属导带组成的第二环形谐振器2，第五层包括由金属导带组成的第三环形谐振器3，第六层包括第三金属导带7、由金属导带组成的第四环形谐振器4以及与第四环形谐振器4连接的第六金属导带10，第七层包括第四金属导带8。
四个环形谐振器的位置相对固定，金属导带5至8的长度和高低位置能够调节，其中，优先调节第一金属导带5和第四金属导带8的长度，以此来改变信号的耦合，或者用于进一步调节谐振器的长度。
如图4所示的一种多层结构的LTCC带通滤波器，优选的，其中金属层之间的层高为：h1＝0.2mm，h2＝0.2mm，h3＝0.1mm，h4＝0.3mm，h5＝0.1mm，h6＝0.2mm，h7＝0.1mm，h8＝0.1mm。
金属导带5至8的作用是延长和调节谐振器的长度。
第一环形谐振器1通过过孔11与第八层金属层相连，第二环形谐振器2通过过孔12与第一层金属层相连，第三环形谐振器3通过过孔13与第八层金属层相连，第四环形谐振器4通过过孔14与第一层金属层相连。
第一金属导带5与第二金属导带6之间通过过孔15相连，第二金属导带6与第三环形谐振器3通过过孔16相连，第三金属导带7与第四金属导带8通过过孔17相连，第三金属导带7与第二环形谐振器2通过过孔18相连。
第一金属导带5与第二金属导带6之间通过过孔15相连，第二金属导带6与第三环形谐振器3通过过孔16相连，相连后相当于增加了第三环形谐振器3的长度，也可以通过调节第一金属导带5、第二金属导带6来改变第三环形谐振器3的长度，从而调节滤波器的性能。
第三金属导带7与第四金属导带8通过过孔17相连，第三金属导带7与第二环形谐振器2通过过孔18相连，相连后相当于增加了第二环形谐振器2的长度，也可以通过调节第三金属导带7与第四金属导带8来改变第二环形谐振器2的长度，从而调节滤波器的性能。
在调节金属导带的长度时，与过孔相连的一端固定，另一端可以通过增长或者缩短来改变金属导带的长度。
第一环形谐振器1与第五金属导带9连接的位置有偏移，第四环形谐振器4与第六金属导带10连接的位置有偏移，通过调节偏移量，可以改变滤波器的匹配情况，进而影响滤波器的性能。
金属导带之间填充微波介质陶瓷材料，相邻的环形谐振器之间通过金属导带平行耦合的方式传输电磁信号。
第五金属导带9与第六金属导带10为端口馈线，匹配50欧姆阻抗微带线。
带通滤波器内部的各层结构呈中心对称。
第一环形谐振器1、第二环形谐振器2、第三环形谐振器3和第四环形谐振器4的尺寸大小一致，w2＝0.34mm，l1＝0.2mm，l2＝1.3mm；第一层金属层和第八层金属层的尺寸大小一致，长度L1＝2mm，宽度W1＝1.6mm，与外侧的距离L2＝0.6mm。
每条金属导带厚度均为0.01mm；每个过孔直径均为0.15mm。
金属导带宽度与环形谐振器宽度一致，长度略有不同，第二金属导带6、第三金属导带7的长度l3＝1.4mm，第一金属导带5和第四金属导带8的长度l4＝1.2mm。
在第2层中，作为输入端馈线的第五金属导带9与第一环形谐振器1的一端相连，其中，第五金属导带9宽度w3＝0.15mm，第五金属导带9与第一环形谐振器1之间的偏移距离d1＝0.175mm。第3层和第4层分别为第二环形谐振器2和第三环形谐振器3，它们之间有两条金属导带上下相邻，通过这两条金属导带传输电磁信号。第5层为第四环形谐振器4，它和第一环形谐振器1具有对称结构，作为输出端馈线的第六金属导带10与第四环形谐振器4的一端相连，其中，第六金属导带10宽度w3＝0.15mm，第六金属导带10与第四环形谐振器4之间的偏移距离也为d1＝0.175mm。
如图5所示，从滤波器的S参数曲线中可以看出，滤波器的带宽在5.15-5.45GHz之间，通频带两侧共分布了五个传输零点，可以有效抑制带外信号。
Claims (8)
1.一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，包括外部封装，内部由16层介质层叠结构构成，其中有八层金属层，包括作为底层接地板的第一层金属层、作为顶层接地板的第八层金属层；第二层金属层包括第一金属导带(5)，第三层金属层包括由金属导带组成的第一环形谐振器(1)、第二金属导带(6)以及与第一环形谐振器(1)连接的第五金属导带(9)，第四层金属层包括由金属导带组成的第二环形谐振器(2)，第五层包括由金属导带组成的第三环形谐振器(3)，第六层包括第三金属导带(7)、由金属导带组成的第四环形谐振器(4)以及与第四环形谐振器(4)连接的第六金属导带(10)，第七层包括第四金属导带(8)；
第一环形谐振器(1)通过过孔(11)与第八层金属层相连，第二环形谐振器(2)通过过孔(12)与第一层金属层相连，第三环形谐振器(3)通过过孔(13)与第八层金属层相连，第四环形谐振器(4)通过过孔(14)与第一层金属层相连；
所述第一金属导带(5)与第二金属导带(6)之间通过过孔(15)相连，第二金属导带(6)与第三环形谐振器(3)通过过孔(16)相连，第三金属导带(7)与第四金属导带(8)通过过孔(17)相连，第三金属导带(7)与第二环形谐振器(2)通过过孔(18)相连；
所述金属导带(5)至(7)与第四金属导带(8)的长度和高低位置能够调节；
所述第一环形谐振器(1)与第五金属导带(9)连接的位置有偏移，第四环形谐振器(4)与第六金属导带(10)连接的位置有偏移。
2.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第五金属导带(9)与第六金属导带(10)为端口馈线，匹配50欧姆阻抗微带线。
3.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器内部的各层结构呈中心对称。
4.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述环形谐振器(1)至(4)的尺寸大小一致，所述第一层金属层和第八层金属层的尺寸大小一致。
5.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述每条金属导带厚度均为0.01mm。
6.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述每个过孔直径均为0.15mm。
7.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第一层金属层、第八层金属层分别与外部封装的接地面连接。
8.根据权利要求1所述的一种多层结构的LTCC带通滤波器，其特征在于，所述金属导带之间填充微波介质陶瓷材料，相邻的环形谐振器之间通过金属导带平行耦合的方式传输电磁信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN114788087A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-07-22 | 香港应用科技研究院有限公司 | 多层带通滤波器 |
| CN115498388A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-20 | 武汉凡谷电子技术股份有限公司 | 一种谐振结构及滤波器 |
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