CN113285187A - 一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器 - Google Patents

一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器 Download PDF

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扆梓轩
徐智慧
李美玲
杨雪霞
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JIANGSU HUASHENG AUTOMOTIVE ELECTRONICS Co.,Ltd.
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University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，包括：第一介质板、设置于所述第一介质板一端面上的第一金属层、设置于所述第一介质板另一端面上的第三金属层、设置于第一介质板远离第一金属层一端面上的半固化片、与所述半固化片固接的第二张介质板及贴附于所述第二张介质板第三金属地；所述第三金属层包括多个金属贴片，所述金属贴片均匀分布于第一介质板远离第一金属层的一端面上，所述金属贴片通过金属化过孔与第一金属层电气连接。根据本发明，将由微带传输线构成的具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构用于滤波器中，以倒置蘑菇钉结构实现低通滤波，并以慢波特性实现小型化。

Description

一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器的技术领域，特别涉及一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器。
背景技术
伴随着新型无线通信系统的发展，如当下正布局的第五代无线移动通信和已经开始准备预研的第六代无线移动通信，对接收机的尺寸提出了更高的要求，这等同于对在接收机中的射频元器件的尺寸提出了更高的要求。
在无线传输技术中，低通滤波器发挥了十分重要的作用，如用于移动终端中通过低通滤波器滤出所需频带范围内的信号。
对于滤波器而言，从集总元件LC滤波器开始，发展至声波滤波器、同轴线滤波器、腔体滤波器以及微带线滤波器，其中声波滤波器和微带线滤波器相比于提及的另外几种滤波器而言有着体积更小的特点，更易于集成于对体积尺寸有高要求的接收机系统中。
对于使用微带线滤波器实现剖面低和体积小的目的，常使用的传输线结构有：左右手传输线结构、将介质基板悬置在金属外腔中的悬置带线结构(Suspended Stripline,SSL)、由两排金属化通孔在基板两侧构成的基片集成波导结构(Substrate IntegratedWaveguide,SIW)。除了在传输线结构上进行改进，还常选用高介电常数的介质基板来大幅缩减结构尺寸。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，将由微带传输线构成的具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构用于滤波器中，以倒置蘑菇钉结构实现低通滤波，并以慢波特性实现小型化。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，包括：
第一介质板、设置于所述第一介质板一端面上的第一金属层、设置于所述第一介质板另一端面上的第三金属层、设置于第一介质板远离第一金属层一端面上的半固化片、与所述半固化片固接的第二张介质板及贴附于所述第二张介质板第三金属地；
所述第三金属层包括多个金属贴片，所述金属贴片均匀分布于第一介质板远离第一金属层的一端面上，所述金属贴片通过金属化过孔与第一金属层电气连接。
优选的，所述第一金属层包括一金属线及分别一体式连接于所述金属线两端的微带传输线。
优选的，每个所述金属贴片的中心的位置处开设有一金属化过孔，所述金属化过孔一端位于金属贴片上，另一端位于微带传输线上。
优选的，所述第一介质板一相对的两面上覆有铜介质，一所述铜介质上贴附有第一金属层，另一铜介质上贴附有金属层。
优选的，所述第二张介质板远离第一介质板一端面上设有铜介质，所述铜介质上贴附有第三金属地。
优选的，所述微带传输线的特性阻抗为50欧姆。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1)本发明与现有技术相比，其有益效果是：将具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构用于小型化低通滤波器中；
2)本发明与每一个滤波单元为四分之一波导波长的传统滤波单元相比，具有更低的剖面和更小的尺寸；
3)利用具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构可以实现宽通带带宽特性，达4GHz。
附图说明
图1为根据本发明的具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器的结构示意图；
图2为根据本发明的具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器的3层金属同金属通孔的结构示意图；
图3为根据本发明的具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器的性能参数曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-3，一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，包括：第一介质板4、设置于所述第一介质板4一端面上的第一金属层1、设置于所述第一介质板4另一端面上的第三金属层、设置于第一介质板4远离第一金属层1一端面上的半固化片5、与所述半固化片5固接的第二张介质板6及贴附于所述第二张介质板6的第三金属地7；所述第三金属层包括多个金属贴片，所述金属贴片包括五个金属贴片31-35，所述金属贴片均匀分布于第一介质板4远离第一金属层1的一端面上，所述金属贴片通过金属化过孔与第一金属层1电气连接，所述金属化过孔包括五个金属化过孔21-25，所述五个金属化过孔21-25与五个金属贴片31-35一一相对应，通过一排呈现的多个金属贴片的慢波单元阵列作为低通滤波主体，并同时实现小型化。
进一步的，所述第一金属层1包括一金属线12及分别一体式连接于所述金属线12两端的微带传输线11，该滤波器包括n个倒置蘑菇钉结构单元，所述倒置蘑菇钉结构单元包括一段金属线12、一个金属贴片及金属地7，所述n大于等于1。
进一步的，每个所述金属贴片的中心的位置处开设有一金属化过孔，所述金属化过孔一端位于金属贴片上，另一端位于微带传输线11上。
进一步的，所述第一介质板4一相对的两面上覆有铜介质，一所述铜介质上贴附有第一金属层1，另一铜介质上贴附有金属层。
进一步的，所述第二张介质板6远离第一介质板4一端面上设有铜介质，所述铜介质上贴附有第三金属地7。
进一步的，所述微带传输线11的特性阻抗为50欧姆。
基于图1(a)、图1(b)、图2(a)、图2(a)和图2(c)，不难发现本实例结构简单，仅仅以模块功能划分，可以分为两部分：特性阻抗为50欧姆的微带传输线和具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构，其中2段特性阻抗为50欧姆微带传输线实现同外部器件进行连接，具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构实现低通滤波，且通过倒置蘑菇钉结构的慢波特性实现小型化。
本实例通过具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构实现低通滤波器小型化使得此低通滤波器较传统每个滤波单元为四分之一波导波长的低通滤波器而言，拥有仅
Figure BDA0003064421210000041
的尺寸，其中λg是4GHz工作频率处的波导波长。对于已经全面铺开的第五代移动通信和已经开始预研的第六代移动通信而言，对小型化提出越来越严苛的要求，本发明基于印刷PCB技术，通过具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构较传统小型化方法，在尺寸上有更明显缩小，能更好面对未来在移动通信上的需求。
如图3所示，给出了本实例中以5个周期排布的具有慢波特性的传输线构成的倒置蘑菇钉结构实现的低通滤波器的性能图，可见本发明在兼顾小型化的同时实现了4GHz的通带宽度，且通带内较为平滑，通带内反射损耗小于-20dB、通带内插入损耗小于-0.2dB，带外抑制在4.4GHz处实现插入损耗大于-20dB。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
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 (6)

1.一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，包括：
第一介质板(4)、设置于所述第一介质板(4)一端面上的第一金属层(1)、设置于所述第一介质板(4)另一端面上的第三金属层、设置于第一介质板(4)远离第一金属层(1)一端面上的半固化片(5)、与所述半固化片(5)固接的第二张介质板(6)及贴附于所述第二张介质板(6)的第三金属地(7)；
所述第三金属层包括多个金属贴片，所述金属贴片均匀分布于第一介质板(4)远离第一金属层(1)的一端面上，所述金属贴片通过金属化过孔与第一金属层(1)电气连接。
2.如权利要求1所述的一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，所述第一金属层(1)包括一金属线(12)及分别一体式连接于所述金属线(12)两端的微带传输线(11)。
3.如权利要求2所述的一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，每个所述金属贴片的中心的位置处开设有一金属化过孔，所述金属化过孔一端位于金属贴片上，另一端位于微带传输线(11)上。
4.如权利要求1所述的一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，所述第一介质板(4)一相对的两面上覆有铜介质，一所述铜介质上贴附有第一金属层(1)，另一铜介质上贴附有金属层。
5.如权利要求1所述的一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，所述第二张介质板(6)远离第一介质板(4)一端面上设有铜介质，所述铜介质上贴附有第三金属地(7)。
6.如权利要求2所述的一种具有慢波特性的倒置蘑菇钉结构的小型化低通滤波器，其特征在于，所述微带传输线(11)的特性阻抗为50欧姆。
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US20100188171A1 (en) * 2009-01-29 2010-07-29 Emwavedev Inductive coupling in transverse electromagnetic mode
US20120057323A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 National Taiwan University Defected ground structure with shielding effect
CN104577287A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 谐波抑制宽带贴片耦合器及其调整功分比的方法、同时实现宽带和二次谐波抑制的方法

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