CN1628396A - 电介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

导电层在电介质基底的上下表面的每一面上形成，并且两个导电层通过所形成的通孔排而被连接，由此形成n级介电谐振器和输入/输出波导结构，其中所形成的通孔排的间隔小于或等于谐振频率处电介质基底中的波长的1/2。如果假设级数n是3，那么第一级谐振器和第二级谐振器通过依靠第一间隔的通孔的电磁场而被耦合；第二级谐振器和第三级谐振器通过依靠第二间隔的通孔的电磁场而被耦合，由此形成滤波器。输入/输出波导结构和滤波器通过依靠第四间隔的通孔的电磁场而被耦合。第一谐振器和第三谐振器通过借助于第三间隔的通孔的电磁场而被耦合。

Description

电介质波导滤波器

技术领域

本发明涉及一种在电介质基底表面上具有上导电层和下导电层的电介质波导滤波器，其中连接上导电层和下导电层的一排通孔或导线用于形成谐振器和介电窗。

背景技术

对于滤波器来说，存在以下需求，即以低损耗和陡峭的频带外抑制特性为特征，并且进一步，以紧凑的尺寸和与平面电路的可连接性为特征。从连接的可再现性以及在高频率处的低寄生电感的观点来看，也强烈地希望所述滤波器允许采用倒装法封装。图1示出了具有这些特征的一个滤波器，并且该滤波器被公开的M.lto et al的论文所描述(IEEE International Microwave Symposium Digest，pp.1597-1600May 2001)。图1A是已知滤波器实例的平面图，并且图1B是沿着图1中交替的长短虚线E-E’的剖面图。导电层2a和2b形成在电介质基底1的上和下表面，并且这些上下导电层2a和2b通过所形成的通孔排3a而连接，以致于在信号传播方向上的间隔lp小于或等于波导波长的1/2，由此形成波导。波导滤波器是通过在等于或小于波导波长1/2的间隔l₁，l₂，l₃，l₄处形成通孔3b来实现的，所述通孔3b在该波导内构成介电窗。另外，在第一级和最后一级谐振器上形成波导-共面转换器10，这些波导-共面转换器连接到由接地导电层2a和信号导电层2c所构成的输入/输出共面线。最后，为了改善频带外抑制特性，提供带宽消除特性的共面谐振器15连接到波导-共面转换器10。

当使用陶瓷作为电介质基底来制作上述已知实例的滤波器时，在烧结印刷电路基板之前通过穿孔来形成通孔，并且在烧结之后形成导电图。结果，在烧结期间，由于收缩系数的控制程度而导致出现通孔和导电图之间的对准不良。如图6所示，利用该已知实例的滤波器，由于构成滤波器的共面谐振器15与介质谐振器之间的电磁场而引起的耦合，滤波器特性对于通孔3a和3b与上导电层2a之间的对准不良是高度敏感的。结果，在制作中遇到了问题诸如性能中的高度变化性和低成品率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电介质波导滤波器，其能够形成频带外衰减极点而无需另外形成用于交织电磁场耦合的通道。

根据本发明的第一方面，电介质波导滤波器在电介质基底上具有上导电层和下导电层，并且具有连接上导电层和下导电层以便形成谐振器和介电窗的导线，滤波器级数n是3或更多，并且通过电磁场而连续耦合第一至第n个谐振器以致于第i个谐振器通过电磁场而耦合到第j个谐振器，其中j≠i±1。

通过由通孔所环绕的二维排列谐振器，能够形成频带外的衰减极点而无需另外提供用于交织电磁场耦合的通道。结果，能够改善频带外的抑制特性，能够减少滤波器的级数，以及能够实现一个非常紧凑的设备。

在滤波器的输入和输出级的介电谐振器上形成波导-共面转换器能够进行倒装封装。另外，除了输入和输出级之外不需要在谐振器上提供通道，并且因此这种配置在制作期间更少倾向于导电层和通孔之间的对准不良。

根据本发明的一个实施例，通过连接上下导电层的通孔排而形成谐振器，所述上下导电层形成于电介质基底上，以及形成通孔排的通孔的间隔小于或等于谐振频率的波导波长的1/2。

根据本发明的一个实施例，由槽所构成的平面线在电介质基底的上导电层和/或下导电层上形成。

根据本发明的另一实施例，平面线是由两个耦合槽所构成的共面的线。

根据本发明的另一方面，电介质波导滤波器在电介质基底表面上具有上导电层和下导电层，并且具有连接上导电层和下导电层以便形成谐振器和介电窗的通孔排，形成通孔排的通孔的间隔等于或小于谐振频率的波导波长的1/2，并且对于通孔排中的至少一个通孔，形成一个槽以致于在上导电层和/或下导电层中环绕通孔的外围，以及一个传导接头，用于跨过(across)槽而彼此连接两个导电层。

根据本发明的一个实施例，滤波器被倒装封装，并且在用于倒装的基底上形成的传导接头和凸起被用于跨过槽而在两边连接导电层，所述槽是通过环绕通孔的外围而形成的。

根据本发明的一个实施例，滤波器级数n是3或更多，并且通过电磁场而连续耦合第一至第n个谐振器，以致于第i个谐振器通过电磁场而耦合到第j个谐振器，其中j≠i±1。

根据本发明的一个实施例，由槽所构成的平面线在电介质基底表面上的上导电层和/或下导电层中形成。

根据本发明的一个实施例，平面线是由两个耦合的槽所构成的共面的线。

附图说明

图1示出了现有技术的波导滤波器的配置，图1A是滤波器基底的平面图，并且图1B是沿着图1A中交替的长短虚线E-E’的剖面图；

图2示出了根据本发明的第一实施例的配置，图2A示出了滤波器基底的平面图，并且图2B示出了沿着图2A中交替的长短虚线A-A’的剖面图；

图3示出了根据本发明的第二实施例的配置，图3A示出了滤波器基底的平面图，图3B示出了一个电感调节器的详细视图，以及图3C示出了沿着图3B中交替的长短虚线B-B’的剖面图；

图4示出了根据本发明的第三实施例的配置，图4A示出了滤波器基底的平面图，并且图4B示出了沿着图4A中交替的长短虚线C-C’的剖面图；

图5示出了根据本发明的第四实施例的配置，图5A示出了滤波器基底的平面图，图5B示出了一个电感调节器的详细视图，以及图5C示出了沿着图5B中交替的长短虚线D-D’的剖面图；

图6示出了图1所示的现有技术的滤波器中，关于通孔和导电图的对准不良的特征变化；

图7示出了通过本发明所实现的频带外抑制特征的改进；以及

图8示出了在本发明的滤波器中，关于通孔和导电图之间的对准不良的特征变化。

具体实施方式

现在参考附图2来详细地说明本发明的第一实施例。图2A示出了滤波器基底的平面图，并且图2B示出了沿着图2A中交替的长短虚线A-A’的剖面图。

上下导电层2a和2b形成于电介质基底1的上下表面。上下导电层2a和2b通过通孔3a和3b而相互连接，由此，形成第一级、第二级、以及第三级介质谐振器5a、5b和5c以及输入/输出波导结构4a和4b，其中以间隔等于或小于在谐振频率处电介质基底中波长的1/2来形成所述通孔3a和3b。配置滤波器以致于通过借助于通孔3b形式的介电窗的电磁场来耦合第一级谐振器5a和第二级谐振器5b，其中通孔3b具有等于d₁₂的间隔。以及配置滤波器以致于通过借助于通孔3b形式的介电窗的电磁场来耦合第二级谐振器5b和第三级谐振器5c，其中通孔3b具有等于d₂₃的间隔。输入/输出波导结构4a和4b以及滤波器通过通孔3b形式的介电窗而被电磁耦合，其中通孔3b具有等于d_I/O的间隔。两维排列的谐振器5a，5b和5c能够很容易地通过借助于通孔3b形式的介电窗的第一级谐振器5a和第三级谐振器5c之间的交织电磁场来提供耦合，其中所述通孔3b具有等于d13的间隔。如由图7中滤波器的传输特性所示的那样，这样允许提供一个通频带的高频侧上的衰减极点，所以改善了频带外的抑制特性。图1所示的公开文献中所描述的滤波器具有在发挥共面谐振器15作用的滤波器上所形成的通道以便在形成滤波器的谐振器上引入衰减极点，但是本发明的滤波器没有这些通道。所以，如图8所示，能够恰当地控制由关于导电层2a的通孔3a和3b的对准不良所引起的特征改变。另外，本发明的滤波器能够通过仅布置通孔而产生的交织电磁场来实现耦合，并且因此不需要额外的制作步骤。

作为本发明的第二实施例，将参考附图3来说明允许滤波器特性调节的配置。图3A示出了滤波器基底的平面图，图3B示出了由图3A的虚线包围的区域6的详细视图，以及图3C示出了沿着图3B中交替的长短虚线B-B’的剖面图。

在形成谐振器的通孔3a的外围的周围形成槽7，从而导致焊盘8的形成，该焊盘8与导电层2a电隔离。所述焊盘8和导电层2a例如通过焊线9而相互连接。线的数目或它们的长度被调节以致于形成用于调节通孔3a的电感的电感调节器，所述通孔3a形成介质谐振器的侧壁。电感的改变改变了介质谐振器的谐振频率。从而，在每一谐振器级上形成的电感调节器6使得能够调节滤波器的中心频率。另外，在形成介电窗的通孔3b处形成电感调节器6能够调节介电谐振器之间的电磁场耦合度。在所述情况中，能够调节滤波器的频宽。

现在参考附图4来详细地描述本发明的第三实施例。图4A示出了滤波器基底的平面图，并且图4B示出了沿着图4A中交替的长短虚线C-C’的剖面图。

上下导电层2a和2b在电介质基底1的表面上形成。借助于通孔3a和3b而连接这些上下导电层2a和2b从而形成第一级、第二级以及第三级介电谐振器5a、5b以及5c，其中以间隔等于或小于谐振频率处电介质基底中波长的1/2来形成所述通孔3a和3b。在第一级谐振器5a和第三级谐振器5c上形成波导-共面转换器10，该波导-共面转换器10连接到由接地导电层2a和信号导电层2c所构成的输入/输出共面线。通过波导-共面转换器10的长度l_t来调节输入/输出级谐振器5a和5c与波导-共面转换器10之间的电磁场耦合度。配置滤波器以致于通过借助于通孔3b形式的介电窗的电磁场来耦合第一级谐振器5a和第二级谐振器5b，其中通孔3b具有等于d₁₂的间隔。以及配置滤波器以致于通过通孔3b形式的介电窗来耦合第二级谐振器5b和第三级谐振器5c，其中通孔3b具有等于d₂₃的间隔。两维排列的谐振器5a，5b和5c能够通过通孔3b形式的介电窗来提供第一级谐振器5a和第三级谐振器5c之间的交织电磁场耦合，其中所述通孔3b具有等于d₁₃的间隔。在输入/输出部分的导电层2a内提供槽口11能够减少基底末端的辐射。对于输入和输出而采用共面线能够实现共面电路的集成化诸如MMIC(单片微波集成电路)并且也能够进行倒装封装。

最好在该实施例中使用与第二实施例类似的配置，以便允许调节滤波器的特性，并且对于输入/输出而采用共面线以进一步易于倒装封装。

作为本发明的第四实施例，将参考附图5来描述通过使用倒装封装而调节滤波器特性的配置。图5A示出了滤波器基底的平面图，图5B示出了由图5A的虚线描绘的区域6的详细视图，以及图5C示出了沿着图5B中交替的长短虚线D-D’的剖面图。然而，为了说明，倒装封装基底12并未在图5A和5B中示出。

在形成谐振器的通孔3a的外围周围形成槽7，从而导致焊盘8的形成，该焊盘8与导电层2a电隔离。所述焊盘8和导电层2a经由倒装封装基底12上所形成的导电层13和凸起14而相互连接，从而能够获得与第二实施例相同的效果。另外，该实施例提供附加的优点，即当滤波器基底进行倒装封装时，滤波器特性能够被调节，所以排除了附加的频率调节步骤。

虽然在具有三级的滤波器级数的上述实施例中描述了范例，但是可以增加级数以便获得期望的特性。另外，用于调节通孔的电感的配置也能够应用于介电谐振器/振荡器中所使用的单个谐振器的频率调节。

Claims (9)

1.一种电介质波导滤波器，包括：

电介质基底表面上的上导电层和下导电层；以及

导线，用于连接所述上导电层和所述下导电层以便形成谐振器和介电窗；

其中滤波器的级数n是3或更多，并且通过电磁场而连续耦合第一至第n个谐振器以致于第i个谐振器通过电磁场而耦合到第j个谐振器，其中j≠i±1。

2.根据权利要求1的滤波器，其中通过其连接所述上导电层和所述下导电层的通孔排而形成所述谐振器，并且形成所述通孔排的通孔的间隔小于或等于谐振频率的波导波长的1/2。

3.根据权利要求1的滤波器，其中由槽所构成的平面线在所述上导电层和/或所述下导电层上形成。

4.根据权利要求3的滤波器，其中所述平面线是由两个耦合的槽所构成的共面线。

5.一种电介质波导滤波器，包括：

电介质基底表面上的上导电层和下导电层；以及

连接所述上导电层和所述下导电层以便形成谐振器和介电窗的通孔排；

其中形成所述通孔排的所述通孔的间隔小于或等于谐振频率的波导波长的1/2，对于所述通孔排的至少一个通孔，形成一个槽以致于环绕在所述上导电层和/或下导电层中的所述通孔的外围，以及一个传导接头用于跨过所述槽而相互连接所述两个导电层。

6.根据权利要求5的滤波器，其中所述滤波器进行倒装封装，并且为倒装封装而在基底上形成的传导接头和凸起被用于跨过槽而连接两个导电层，所述槽环绕通孔的外围而形成。

7.根据权利要求5的滤波器，其中滤波器的级数n是3或更多，并且通过电磁场而连续耦合第一至第n个谐振器以致于第i个谐振器通过电磁场而耦合到第j个谐振器，其中j≠i±1。

8.根据权利要求5的滤波器，其中由槽所构成的平面线在所述上导电层和/或所述下导电层上形成。

9.根据权利要求8的滤波器，其中所述平面线是由两个耦合的槽所构成的共面线。

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