CN113206363A - 一种基于ltcc的耦合谐振式带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，包括LTCC基板，依次设置在所述LTCC基板上的射频信号输入端焊盘、第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元、射频信号输出端焊盘，以及设置在所述LTCC基板上的接地端焊盘；其中，所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元串联；所述接地端焊盘与所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元的接地端连接；所述第一谐振单元与第二谐振单元形成第一串联耦合电容；所述第二谐振单元与第三谐振单元形成第二串联耦合电容。本发明能够解决目前的带通滤波器存在的结构复杂、体积较大、性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种带通滤波器，具有涉及一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器。
背景技术
滤波器是通信系统的一个关键器件，它主要起到频率选择的作用，它通常位于发送和接收组件里，而发送和接收组件又是通讯系统的一个关键部件，所以滤波器的好坏影响着整个模块乃至整个系统的性能表现，因此如何制备小型化且性能高的滤波器成为了人们的研究对象。
LTCC工艺最先是由美国休斯顿公司在1982年研发出的一种在低温条件下将低电阻率的如银、金等金属导体和陶瓷基板材料共同烧结成一/多层混合物的工艺。这种工艺的最大特点是其使用多层材料实现3D结构，且其材料的介电常数可以在20－200的范围内调整，陶瓷基板的损耗小，频率高，这些都使得LTCC工艺非常适合小型化、高传输特性的滤波器需求。在LTCC内部进行带通滤波器的搭建，较多的元器件及其复杂的连接关系会对滤波器的整体性能产生较大影响。
发明内容
本发明提供一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，能够解决目前的带通滤波器存在的结构复杂、体积较大、性能较差的问题。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
本发明实施例提供一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，包括LTCC基板，依次设置在所述LTCC基板上的射频信号输入端焊盘、第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元、射频信号输出端焊盘，以及设置在所述LTCC基板上的接地端焊盘；其中，所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元串联；所述射频信号输入端焊盘与第一谐振单元通过第一金属柱连接，所述射频信号输出端焊盘与第三谐振单元通过第二金属柱连接；所述接地端焊盘与所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元的接地端连接；所述第一谐振单元与第二谐振单元形成第一串联耦合电容；所述第二谐振单元与第三谐振单元形成第二串联耦合电容。
在本发明提供的实施例中，所述谐振单元包括第一带状线谐振单元和第二带状线谐振单元；所述第一带状线谐振单元包括：第一接地柱，和，平行设置在所述第一接地柱上的四个第一平面金属片；所述第二带状线谐振单元包括：第二接地柱，和，平行设置在所述第二接地柱上的三个第二平面金属片；其中，所述第一带状线谐振单元的四个第一平面金属片与所述第二带状线谐振单元的三个第二平面金属片平行且相互交叉设置；所述第一接地柱和第二接地柱与谐振单元的接地端连接；所述第一平面金属片和第二平面金属片上均设有带状线；所述第一平面金属片和第二平面金属片的形状和大小均相同。
进一步地，还可以通过调整第一平面金属片和第二平面金属片上的带状线的重合位置面积大小，调整每个谐振单元的谐振点。
进一步地，还可以通过调整所述第一谐振单元与第二谐振单元之间的间距，调整第一串联耦合电容大小；通过调整所述第二谐振单元与第三谐振单元之间的间距，调整第二串联耦合电容大小。
在本发明提供的实施例中，包括两个微带线：射频输入端微带线和射频输出端微带线，所述射频输入端微带线与射频信号输入端连接，所述射频输出端微带线与信号输出端连接；所述射频输入端微带线设置在射频信号输入端焊盘和第一谐振单元之间；所述射频输出端微带线设置在第三谐振单元和射频信号输出端焊盘之间。
进一步地，所述射频输入端微带线和射频输出端微带线的阻值均为50欧姆。
进一步地，通过调整射频输入端微带线和射频输出端微带线设置位置，调整滤波器的谐振点及通带特性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的LTCC耦合谐振式带通滤波器结构示意图。
图2为本发明的谐振单元结构示意图。
图3为本发明的LTCC耦合谐振式带通滤波器等效电路图。
图4为本发明的LTCC耦合谐振式带通滤波器仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。
下面结合附本发明提供的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，包括LTCC基板1，依次设置在所述LTCC基板上的射频信号输入端焊盘101、第一谐振单元2、第二谐振单元3、第三谐振单元4、射频信号输出端焊盘102，以及设置在所述LTCC基板1上的接地端焊盘103；
所述射频信号输入端焊盘101与第一谐振单元1通过第一金属柱5连接，所述射频信号输出端焊盘102与第三谐振单元4通过第二金属柱6连接；所述接地端焊盘103与所述第一谐振单元2、第二谐振单元3、第三谐振单元4的接地端连接；
需要说明的是，上述射频信号输入端焊盘101、射频信号输出端焊盘102、以及接地端焊盘103均设置在滤波器外，也就是图1中LTCC基板1的下方。
所述第一谐振单元2、第二谐振单元3、第三谐振单元4串联且并列式分布，使得所述第一谐振单元2与第二谐振单元3形成第一串联耦合电容；所述第二谐振单3元与第三谐振单元4形成第二串联耦合电容。
这样，射频信号在滤波器内部依次经过第一谐振单元2，第一串联耦合电容，第二谐振单元3，第二串联耦合电容，第三谐振单元4，实现带通滤波器的低损耗，高抑制的性能。
如图2所示，在本发明提供的实施例中，所述谐振单元包括第一带状线谐振单元和第二带状线谐振单元；所述第一带状线谐振单元包括：第一接地柱21，和，平行设置在所述第一接地柱21上的四个第一平面金属片211；所述第二带状线谐振单元包括：第二接地柱22，和，平行设置在所述第二接地柱22上的三个第二平面金属片221；其中，所述第一带状线谐振单元的四个第一平面金属片211与所述第二带状线谐振单元的三个第二平面金属片221平行且相互交叉设置；所述第一接地柱21和第二接地柱22与谐振单元的接地端连接；所述第一平面金属片211和第二平面金属片221上均设有带状线；所述第一平面金属片211和第二平面金属片221的形状和大小均相同。
进一步地，通过调整第一平面金属片211和第二平面金属片221上的带状线的重合位置面积大小，调整每个谐振单元的谐振点。
也就是说，在每一个谐振单元有七层平面金属片，每层平面金属片上都平行放置带状线，其中偶数层的带状线，通过第一接地柱接地，奇数层的带状线，通过第二接地柱接地，通过上下层平行放置的带状线接地不同，使带状线上下导体上产生电势差，产生互电感和互电容，构成LC并联回路。
使得第一谐振单元2构成LTCC带通滤波器的第一LC并联回路，第二谐振单元3构成LTCC带通滤波器的第二LC并联回路，第三谐振单元4构成LTCC带通滤波器的第三LC并联回路，
根据上述所述的技术方案，形成了如图3所示的等效电路，其中，7部分等于第一LC并联回路、8部分等于第二LC并联回路、9部分等于第三LC并联回路，10部分等于第一串联耦合电容，11部分等于第二串联耦合电容。
在本发明实施例中，可以通过调整所述第一谐振单元2与第二谐振单元3之间的间距，调整第一串联耦合电容大小；通过调整所述第二谐振单元3与第三谐振单元4之间的间距，调整第二串联耦合电容大小。
也就是可以通过调整谐振单元之间的间距，调整耦合电容的大小，达到调整LTCC带通滤波器性能的效果，此外，因为谐振单元耦合形成了耦合电容，不需要在LTCC带通滤波器的内放置电容，减小了滤波器的面积。
在本发明实施例中，还包括两个微带线：射频输入端微带线和射频输出端微带线，所述射频输入端微带线与射频信号输入端连接，所述射频输出端微带线与信号输出端连接；所述射频输入端微带线设置在射频信号输入端焊盘和第一谐振单元之间；所述射频输出端微带线设置在第三谐振单元和射频信号输出端焊盘之间。
也就是，射频信号依次通过射频信号输入端焊盘、射频输入端微带线、第一谐振单元、第一串联耦合电容、第二谐振单元、第二串联耦合电容、第三谐振单元、射频输出端微带线、射频信号输出端焊盘，最终输出。
进一步地，所述射频输入端微带线和射频输出端微带线的阻值均为50欧姆。微带线放置位置不同提取到的谐振单元(LC并联回路)的谐振参数不同，及滤波器的谐振点不同；通过调整微带线放置位置，可以调整LTCC带通滤波器的谐振点及通带特性。
如图4所示，其中心频率在2.45GHz，带内损耗小于2dB，1.7GHz的阻带范围内，其带外抑制大于30dB，3.2GHz处出现了传输零点，在2.9GHz时带外抑制大于30dB，回波损耗优于15dB。
本发明实施例的器体积仅为4mm×4mm×0.85mm3。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，包括LTCC基板，依次设置在所述LTCC基板上的射频信号输入端焊盘、第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元、射频信号输出端焊盘，以及设置在所述LTCC基板上的接地端焊盘；
其中，
所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元串联；
所述射频信号输入端焊盘与第一谐振单元通过第一金属柱连接，所述射频信号输出端焊盘与第三谐振单元通过第二金属柱连接；
所述接地端焊盘与所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元的接地端连接；
所述第一谐振单元与第二谐振单元形成第一串联耦合电容；
所述第二谐振单元与第三谐振单元形成第二串联耦合电容。
2.如权利要求1所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，所述谐振单元包括第一带状线谐振单元和第二带状线谐振单元；
所述第一带状线谐振单元包括：第一接地柱，和，平行设置在所述第一接地柱上的四个第一平面金属片；
所述第二带状线谐振单元包括：第二接地柱，和，平行设置在所述第二接地柱上的三个第二平面金属片；
其中，
所述第一带状线谐振单元的四个第一平面金属片与所述第二带状线谐振单元的三个第二平面金属片平行且相互交叉设置；
所述第一接地柱和第二接地柱与谐振单元的接地端连接；
所述第一平面金属片和第二平面金属片上均设有带状线；
所述第一平面金属片和第二平面金属片的形状和大小均相同。
3.如权利要求2所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，通过调整第一平面金属片和第二平面金属片上的带状线的重合位置面积大小，调整每个谐振单元的谐振点。
4.如权利要求1所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，
通过调整所述第一谐振单元与第二谐振单元之间的间距，调整第一串联耦合电容大小；
通过调整所述第二谐振单元与第三谐振单元之间的间距，调整第二串联耦合电容大小。
5.如权利要求1所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，包括两个微带线：射频输入端微带线和射频输出端微带线，所述射频输入端微带线与射频信号输入端连接，所述射频输出端微带线与信号输出端连接；
所述射频输入端微带线设置在射频信号输入端焊盘和第一谐振单元之间；
所述射频输出端微带线设置在第三谐振单元和射频信号输出端焊盘之间。
6.如权利要求5所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，所述射频输入端微带线和射频输出端微带线的阻值均为50欧姆。
7.如权利要求5所述的一种基于LTCC的耦合谐振式带通滤波器，其特征在于，通过调整射频输入端微带线和射频输出端微带线设置位置，调整滤波器的谐振点及通带特性。
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