CN203950898U - 一种多层pcb板实现的悬置微带线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用多层PCB实现的悬置微带线结构，并采用该结构悬置微带线设计实现的双频段滤波器。这种滤波器可以作为低噪声放大器的前置滤波器，应用于多频段卫星导航射频接收机中。滤波器包括由PCB板构成的屏蔽腔，以及腔内固定的一块微带滤波器PCB板。该种滤波器可用于GPS、北斗、GLONASS三种卫星导航系统内所有卫星频段信号的带外滤波，具有低插损、高带外抑制度、加工方便、成本低廉、与多层PCB板技术相匹配、设计灵活度高等特点。

Description

一种多层PCB板实现的悬置微带线结构

技术领域：

本实用新型涉及应用于卫星导航系统的射频接收机，设计了一种悬置微带线双频段滤波器，尤其是一种利用多层PCB板实现的悬置微带线滤波器。 

背景技术：

低噪声放大器的前置滤波器是射频接收机中一个非常重要的模块，这种滤波器需要具有很低的带内插损，以及很高的带外抑制度，同时还应具备良好的输入输出匹配特性。目前全球具有多套卫星导航系统，射频接收机通常要求兼容多个模式，因此对这种滤波器新的要求是可以同时完成对多个频段信号的滤波。由于微带滤波器的插损大，因此业界对于低噪声放大器的前置滤波器都会采用介质滤波器或者SAW滤波器，但是这两种滤波器的设计原理比较复杂，对加工精度要求很高，工艺复杂，良品率低，成本高，设计周期长，而且厂家的生产频率相对固定，设计灵活度很差。而悬置微带线结构既具有低插损的良好性能，同时又可以利用微带线工艺方便的加工，但是悬置微带线结构的外部屏蔽罩加工困难，现有产品均采用金属盒结构，造价高，重量大，精度低，这些缺点都限制了悬置微带线滤波器在射频接收机特别是便携式设备中的应用。 

发明内容：

本实用新型可应用于射频接收机的前端，作为低噪声放大器的前置滤波器。本发明所解决的问题是提供了一种低插损，高带外抑制的悬置微带线滤波器。利用微带线滤波器的设计理论以及加工工艺就可以完成这种滤波器的设计和制造。 

为实现这一目标，本实用新型首先利用成熟的微带滤波器设计理论进行手工推导，然后利用电磁仿真软件对模型进行三维电磁场仿真，经过一些调整，得到了低带内插损，高带外抑制度的悬置微带线滤波器，并且滤波器具有两个通频带，可以同时完成对GPS、北斗、GLONASS三种卫星导航系统内所有卫星频段信号的带外滤波。滤波器具有很好的带外抑制效果，因此对于低噪声放大器的线性度要求大大降低。滤波器在momentum电磁场仿真软件下的仿真结果如附图1所示，带内插损最大为1.2dB，多数频点都在1dB以内，在通频带外100MHz处的带外抑制为-27dB以下。同时，为了减小滤波器的面积，本实用新型采用了U型耦合结构。滤波器的整体版图如附图2所示。 

本实用新型另外的目的是提出了一种方便加工，易于与多层PCB技术融合，且成本低廉的悬置微带线实现方法。 

为了实现这一目标，本实用新型利用三层PCB双面裸铜板组成上中下三层垫板(也可只用上下两层垫板，中间层为有图案的PCB板)，这样，滤波器在腔体内可以与上下盖板之间具 有固定的空气高度。三层垫板通过密集排布的过孔短路连接，同时，三层垫板和上下盖板之间还通过若干螺钉进行物理上的紧密连接，这样就保证了PCB屏蔽腔的特性。本实用新型采用PCB板来实现屏蔽腔，消除了金属屏蔽盒的弊端，可以很方便的和多层PCB板共存，实现了易于加工且成本低廉的悬置微带线结构。另外，本实用新型中的三层垫板是由三种PCB基础图形拼接完成的，最大程度的节约了成本，而且可以很方便的进行尺寸上的修改。 

附图说明：

附图1滤波器在momentum电磁仿真软件下的仿真结果 

附图2滤波器整体版图 

附图3 PCB屏蔽腔剖面示意图 

附图4中间层垫板俯视图 

附图5上下两层垫板俯视图 

附图6三种基本形状的PCB版图 

具体实施方式：

1、利用微带滤波器的计算公式，推导出微带线的初始尺寸，然后再momentum软件中进行逐级优化和仿真，得到满足设计要求的微带线尺寸。调整后的单面滤波器PCB如附图2所示，滤波器采用的是低损耗材料，其中端口1是信号输入端口，端口2是高频率滤波器的输出端口，端口3是低频率滤波器的输出端口。 

2、利用PCB板实现悬置微带线结构，如附图3所示，整体是由上下垫板7、9和中间层垫板8组成，其中垫板8的厚度与滤波器的基板6的厚度相同(也可以将中间层垫板8省略，将上下垫板7、9置于基板6上)。图中标号5指滤波器PCB上按固定图案附着的铜箔。上下垫板7、9的厚度决定了悬置微带线与两侧盖板的空气层厚度h。三层垫板均采用普通FR4材料为基板的双面裸铜板，同时布满通孔，以实现层与层之间的短路连接。另外，整个屏蔽腔还添加了标号4所指的上下盖板，使用的材料同样是普通FR4双面裸铜板。 

3、附图4是中间层垫板的平面示意图，中间层垫板的内尺寸应等于滤波器PCB的外围尺寸，二者可以嵌套连接。 

4、附图5是上下层垫板的平面示意图，上下两层垫板的外围尺寸应该小于中间垫板的外围尺寸，同时大于中间层垫板的内围尺寸，这样在组装时可以利用挤压方式对滤波器PCB进行 固定。 

5、上中下三层垫板是由三种基础形状的PCB拼接而成的，附图4和附图5中的10、11、12即对应附图6中的三种基本形状。屏蔽罩的基层PCB板之间通过螺钉和标号13所指的过孔进行紧密连接，同时标号14所指的小型过孔可以实现为每层之间的短路连接。 

Claims (3)

1.一种悬置微带线结构，其特征在于由多层PCB板构成的屏蔽腔体，即屏蔽腔体由上下垫板、中间垫板及上下盖板组成，其中中间垫板也可省略，由腔内的PCB替代，腔体内放置一块具有铜箔图案的PCB板，其中铜箔图案可覆于PCB单面或上下两面，通过中间垫板和上下垫板的叠放和挤压，使具有铜箔图案的PCB板与上下盖板之间形成高度固定的空气腔体。 

2.根据权利要求1所述的悬置微带线结构，其特征在于上下垫板以及中间垫板均由PCB板构成，每层PCB板均为双面裸铜板，上下层之间通过过孔进行短路连接，另外，还通过金属紧固件螺钉或铆钉将上下垫板、中间垫板以及上下盖板紧密连接，形成屏蔽腔体。 

3.根据权利要求1或2所述的悬置微带线结构，其特征为，上中下三层垫板由三种基础形状的PCB板拼接完成。