CN113949360A - 一种高性能小型化的ipd带通滤波器 - Google Patents

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刑孟江
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Abstract

本发明涉及带通滤波器技术领域，具体涉及一种高性能小型化的IPD带通滤波器。该IPD带通滤波器包括输入端、输出端、大面积金属地、电容介质层、衬底基板、带通滤波器电路；其中带通滤波器电路由三个LC并联谐振器和三个LC串联谐振器构成，电感采用之形电感，电感线圈分布在衬底基板的上表面，通过通孔连接形成之形垂直螺旋之形电感，电容采用MIM电容。本发明具有低插损，高抑制，小尺寸，高稳定性，适合于批量加工，多次谐波抑制等优点。

Description

一种高性能小型化的IPD带通滤波器
技术领域
本发明涉及带通滤波器技术领域，具体涉及一种高性能小型化的IPD带通滤波器。
背景技术
带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器，特别是随着电子整机系统向小型化、轻型化方向发展的今天。
传统的带通滤波器，占用的芯片面积太大，不能满足射频前端对器件小型化的需求，为了满足通讯设备器件小型化的需要，最初寻找高介电常数、高品质因数和低的频率温度系数的微波介质材料，来减少滤波器的尺寸，从而获得较小的单个微波器件，现在半导体集成无源器件(IPD)工艺，非常适合滤波器小型化的设计，但是由于半导体工艺的限制，品质因数较小，带通滤波器的插入损耗较大，不适合通信系统小型化低功耗的需求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种性能可靠的高性能小型化的IPD带通滤波器，能够快速对液体食品和固体食品进行加热，且体积小巧、使用方便。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高性能小型化的IPD带通滤波器，包括由上至下设置的衬底基板、电容介质层和金属大地面，所述衬底基板上设有带通滤波器电路以及相互导通的输入端、输出端和若干接地端口,所述带通滤波器电路包括连接在输入端和输出端之间的三个LC串联谐振器和三个LC并联谐振器。
所述LC串联谐振器包括第一LC串联谐振器、第二LC串联谐振器和第三LC串联谐振器,各LC串联谐振器均由电感和两个电容串联而成，所述第一LC串联谐振器与第二LC串联谐振器串联在输入端和输出端之间，所述第三LC串联谐振器连接在第一LC串联谐振器和第二LC串联谐振器之间。
所述LC并联谐振器包括第一LC并联谐振器、第二LC并联谐振器和第三LC并联谐振器，各并联谐振器均由电感和两个电容并联而成，所述第一LC并联谐振器一端与输入端连接,另一端通过通孔连接于衬底基板下表面的金属大地面；所述第二LC并联谐振器一端与输出端连接，另一端通过通孔连接于衬底基板下表面的金属大地面。
所述第三LC串联谐振器与第三LC并联谐振器的一端连接，所述第三LC并联谐振器的另一端通过通孔连接衬底基板下表面的金属大地面。
所述电感均采用之形电感，之形电感的电感线圈分布在衬底基板的上表面，通过通孔连接形成之形垂直螺旋电感。
所述电容均采用MIM电容。
所述电容介质层为氮化硅材料。
所述衬底基板为玻璃、硅、氧化铝、砷化镓、氮化镓等半导体材料。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：
本发明的一种高性能小型化的IPD带通滤波器具有带内低插入损耗，带外高抑制，多次谐波抑制，小尺寸，高稳定性，批量一致性好等优点,适合于批量加工，多次谐波抑制。该滤波器封装尺寸仅为(1.6mm×0.8mm)。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高性能小型化的IPD带通滤波器的电路图；
图2为高性能小型化的IPD带通滤波器的整体示意图；
图3为高性能小型化的IPD带通滤波器三维平面示意图；
图4为高性能小型化的IPD带通滤波器基板下表面电路示意图；
图5为高性能小型化的IPD带通滤波器基板上表面电路示意图；
图6为高性能小型化的IPD带通滤波器电容上极板电路示意图；
图7为高性能小型化的IPD带通滤波器的S参数仿真结果。
图中：1-带通滤波器电路，11-第一LC串联谐振器，12-第二LC串联谐振器，13-第三LC串联谐振器，14-第一LC并联谐振器，15-第二LC并联谐振器，16-第三LC并联谐振器，2-电容介质层，3-衬底基板，4-金属大地面，5-输入端，6-输出端，L1-第一电感，L2-第二电感，L3-第三电感，L4-第四电感，L5-第五电感，L6-第六电感，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，C5-第五电容，C6-第六电容。
具体实施方式
如图1所示，本发明电路原理图，滤波器电路结构包括三个LC串联谐振器和三个LC并联谐振器。其中，第一LC串联谐振器11为电感L1和两个电容C1串联谐振器；第二LC串联谐振器12为电感L2和两个电容C2串联谐振器；第三LC串联谐振器13为电感L6和两个电容C6串联谐振器。第一LC并联谐振器14为电感L3和两个电容C3并联谐振器；第二LC并联谐振器15为电感L4和两个电容C4并联谐振器；第三LC并联谐振器16为电感L5和两个电容C5并联谐振器。电路的连接方式为：输入端5连接第一LC串联谐振器11(电感L1、电容C1)，第一LC串联谐振器11连接第二LC串联谐振器12(电感L2、电容C2)，第二LC串联谐振器12连接输出端6；第一LC并联谐振器14(电感L3、电容C3)一端连接在输入端5和第一LC串联谐振器11之间，另一端接地；第三LC串联谐振器13(电感L6、电容C6)一端连接在第一LC串联谐振器11和第二LC串联谐振器12之间，第三LC串联谐振器13另一端连接第三LC并联谐振器16(电感L5、电容C5)，第三LC并联谐振器16另一端接地；第二LC并联谐振器15(电感L6、电容C6)一端连接在第二LC串联谐振器12和输出端之间，另一端接地。其中电容均采用两个电容串联方式实现。
如图2所示，本发明小型化高性能的IPD带通滤波器包括输入端5、输出端6、金属大地面4、电容介质层2、衬底基板3、带通滤波器电路1。
如图3-6所示，本发明小型化高性能的IPD带通滤波器，带通滤波器电路1由三个LC并联谐振器和三个LC串联谐振器构成，输入端5连接第一LC串联谐振器11，第一LC串联谐振器11连接第二LC串联谐振器12，第二LC串联谐振器12连接输出端6；输入端5连接第一LC并联谐振器14，第一LC并联谐振器14的另一端通过通孔连接衬底基板3下表面的金属大地面4；输入端5连接第二LC并联谐振器15，第二LC并联谐振器15的另一端通过通孔连接衬底基板3下表面的金属大地面4；第一LC串联谐振器11和第二LC串联谐振器12之间连接第三串联谐振器13，第三串联谐振器13的另一端连接第三LC并联谐振器16，第三LC并联谐振器16的另一端通过通孔连接衬底基板3下表面的金属大地面4；电感均采用之形电感，之形电感的电感线圈分布在衬底基板3的上表面，通过通孔连接形成之形垂直螺旋电感；电容均采用MIM(金属-介质-金属)电容。
如图7所示，本发明的一个实施案例，其典型尺寸为1.6mm×0.8mm，设计工作于N77频段的带通滤波器，中心频率为3750MHz，工作带宽3300～4200MHz，通带内驻波优于18dB，通带内插入损耗≤1.8dB,DC～2000MHz阻带抑制大于40dB，2000MHz～28000MHz阻带抑制大于35dB，5000MHz～11000MHz阻带抑制大于35dB。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于，包括由上至下设置的衬底基板(3)、电容介质层(2)和金属大地面(4)，所述衬底基板(3)上设有带通滤波器电路(1)以及相互导通的输入端(5)、输出端(6)和若干接地端口,所述带通滤波器电路(1)包括连接在输入端(5)和输出端(6)之间的三个LC串联谐振器和三个LC并联谐振器。
2.根据权利要求1所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述LC串联谐振器包括第一LC串联谐振器(11)、第二LC串联谐振器(12)和第三LC串联谐振器(13),各LC串联谐振器均由电感和两个电容串联而成，所述第一LC串联谐振器(11)与第二LC串联谐振器(12)串联在输入端(5)和输出端(6)之间，所述第三LC串联谐振器(13)连接在第一LC串联谐振器(11)和第二LC串联谐振器(12)之间。
3.根据权利要求2所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述LC并联谐振器包括第一LC并联谐振器(14)、第二LC并联谐振器(15)和第三LC并联谐振器(16)，各并联谐振器均由电感和两个电容并联而成，所述第一LC并联谐振器(14)一端与输入端(5)连接,另一端通过通孔连接于衬底基板(3)下表面的金属大地面(4)；所述第二LC并联谐振器(15)一端与输出端(6)连接，另一端通过通孔连接于衬底基板(3)下表面的金属大地面(4)。
4.根据权利要求3所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述第三LC串联谐振器(13)与第三LC并联谐振器(16)的一端连接，所述第三LC并联谐振器(16)的另一端通过通孔连接衬底基板(3)下表面的金属大地面(4)。
5.根据权利要求4所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述电感均采用之形电感，所述之形电感的电感线圈分布在衬底基板(3)的上表面，通过通孔连接形成之形垂直螺旋电感。
6.根据权利要求4所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述电容均采用MIM电容。
7.根据权利要求1所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述电容介质层(2)为氮化硅材料。
8.根据权利要求1所述的高性能小型化的IPD带通滤波器，其特征在于：所述衬底基板(3)为玻璃、硅、氧化铝、砷化镓或氮化镓半导体材料。
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