CN206673926U - 薄膜滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种薄膜滤波器，属于滤波器技术领域。薄膜滤波器包括：陶瓷基板、传输线和谐振器，谐振器包括：第一谐振器和第二谐振器；传输线和谐振器均印制在陶瓷基板的第一表面，传输线耦合薄膜滤波器的输入端和输出端，第一谐振器和第二谐振器分居传输线的两侧。通过信号在传输线传输时，第一谐振器和第二谐振器的平行耦合，在缩小薄膜滤波器的体积的同时，还能够有效提高薄膜滤波器的阻带带宽和提高对信号的抑制深度。

Description

薄膜滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，具体而言，涉及一种薄膜滤波器。

背景技术

目前，滤波器由于其对有害信号的抑制作用，导致其已经在信号处理的各个领域得到了广泛的应用。

现有技术中，大多数的滤波器中的电子元件集成度不高，导致其体积较大，故该类滤波器无法应用在较为集成的电路板中，进而影响了其使用的适用性。此外，现有技术中也有部分小型化的滤波器，该类虽然能够应用在较为集成的电路板中，但受到其体积的限制，导致其滤波效果不佳或带宽过窄，进而也影响了其使用的适用性。

因此，如何在提高滤波器滤波性能的同时，还能够有效减小滤波器的体积，使得滤波器微型化是目前业界一大难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种薄膜滤波器，以改善上述缺陷。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种薄膜滤波器，所述薄膜滤波器包括：陶瓷基板、传输线和谐振器，所述谐振器包括：第一谐振器和第二谐振器。所述传输线和所述谐振器均印制在所述陶瓷基板的第一表面，所述传输线耦合所述薄膜滤波器的输入端和输出端，所述第一谐振器和所述第二谐振器分居所述传输线的两侧。

进一步的，所述谐振器为多组，每组所述谐振器由所述传输线一端至另一端依次印制在所述陶瓷基板的第一表面，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器均分居所述传输线的两侧。

进一步的，每个所述第一谐振器均包括：第一平板电容和第一接地孔，每个所述第二谐振器均包括：第二平板电容和第二接地孔，所述第一平板电容和所述第一接地孔耦合，所述第二平板电容和所述第二接地孔耦合。

进一步的，所述陶瓷基板设有数量和所述第一接地孔匹配的多个第一通孔，以及数量和所述第二接地孔匹配的多个第二通孔，每个所述第一通孔均贯穿所述陶瓷基板并位于所述第一接地孔的下方，每个所述第二通孔均贯穿所述陶瓷基板并位于所述第二接地孔的下方。

进一步的，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器平行，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器在所述传输线两侧的位置相互匹配。

进一步的，相邻的两组所述谐振器之间的所述传输线为弯折状。

进一步的，所述传输线和每组所述谐振器均为由导电材料制成的薄片状结构，所述陶瓷基板相对第一表面的第二表面均覆盖有导电材料。

进一步的，所述陶瓷基板的介电常数大于或等于10。

进一步的，所述薄膜滤波器输入端的第一表面和输出端的第一表面、以及所述谐振器所包括的所述第一谐振器的第一表面和所述第二谐振器的第一表面均位于同一平面内。

本实用新型实施例的有益效果是：

通过将传输线和谐振器所包括的第一谐振器和第二谐振器均印制在陶瓷基板的第一表面上，则通过印制技术有效减小了薄膜滤波器的体积。再通过传输线耦合薄膜滤波器的输入端和输出端，以使需要滤波的信号能够在传输线中传输。此外，将谐振器中的第一谐振器和第二谐振器分居传输线的两侧。通过信号在传输线传输时，第一谐振器和第二谐振器的平行耦合，在缩小薄膜滤波器的体积的同时，还能够有效提高薄膜滤波器的阻带带宽和提高对信号的抑制深度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种薄膜滤波器的结构示意图；

图2示出了本实用新型第一实施例提供的一种薄膜滤波器的原理图；

图3示出了本实用新型第二实施例提供的一种薄膜滤波器的结构示意图；

图4示出了本实用新型第二实施例提供的一种薄膜滤波器的信号仿真图；

图5示出了本实用新型第二实施例提供的一种薄膜滤波器的结构示意图；

图6示出了本实用新型第二实施例提供的一种薄膜滤波器的信号仿真图。

图标：100-薄膜滤波器；110-陶瓷基板；111-第一通孔；112-第二通孔； 120-输入端；130-输出端；140-传输线；150-谐振器；151-第一谐振器；1511- 第一平板电容；1512-第一接地孔；152-第二谐振器；1521-第二平板电容； 1522-第二接地孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“平行”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“竖直”、“垂直”等术语并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供了一种薄膜滤波器100，该薄膜滤波器100包括：陶瓷基板110、输入端120、输出端130、传输线140 和谐振器150。

陶瓷基板110可以为由绝缘的陶瓷材料制成的板状结构。作为一种实施方式，陶瓷基板110可以为矩形板状结构，即陶瓷基板110在竖直方向所形成的投影的形状为矩形，该矩形即为陶瓷基板110板面的形状。本实施例中，考虑到薄膜滤波器100体积微型化的要求，陶瓷基板110可以为由介电常数大于或等于10的陶瓷材料制成，优选地，陶瓷基板110的介电常数可以为38。也考虑到薄膜滤波器100体积微型化的要求，其还需要提高陶瓷基板110板面的面积的利用率，即陶瓷基板110板面的形状需要与传输线140和谐振器150匹配。传输线140和谐振器150设置在陶瓷基板 110上，传输线140的边缘和谐振器150的边缘均需要与陶瓷基板110板面的边缘重叠。作为另一种实施方式，为防止陶瓷基板110矩形板面的四个顶角过于尖锐，导致其在实际使用对操作人员产生划伤，陶瓷基板110在制造过程中，其矩形板面的四个顶角均进行圆滑处理。

陶瓷基板110的矩形板状结构使得其能够具有位置相互对应的两个表面，其分别为：第一表面和第二表面。本实施例中，陶瓷基板110的上表面为其第一表面，而陶瓷基板110的下表面为其第二表面。输入端120、输出端130、传输线140和谐振器150均可通过印制的方式印制在陶瓷基板 110的第一表面上。为便于印制在陶瓷基板110的第一表面上的谐振器150 能够较好的接地，陶瓷基板110还设有第一通孔111和第二通孔112。第一通孔111和第二通孔112均能够贯穿陶瓷基板110的第一表面和第二表面。此外，若第一通孔111和第二通孔112在陶瓷基板110上的位置与谐振器 150在陶瓷基板110上的位置错开，则谐振器150的则需要额外长度的导线才能穿过第一通孔111和第二通孔112以形成接地，进而额外长度的导线会导致薄膜滤波器100的制造成本和工艺难度增加。因此，为便于谐振器150 的接地，第一通孔111和第二通孔112在陶瓷基板110上的位置应与谐振器 150的位置对应，即第一通孔111和第二通孔112均位于谐振器150下方。另外，为提高薄膜滤波器100与地电位的良好接触，以此来保证薄膜滤波器100良好的高频性能，陶瓷基板110相对第一表面的第二表面均覆盖有导电的金属材料。该导电的金属材料能够形成金属涂层，以完全覆盖陶瓷基板110的第二表面。

输入端120能够接收输入薄膜滤波器100的信号，而输出端130则能够接收输出薄膜滤波器100的信号。输入端120和输出端130均可以为由导电材料制成，并均通过磁控溅射或光刻的方式印制在陶瓷基板110的第一表面。具体的，输入端120和输出端130均可以为导电材料制成的矩形薄片状结构，故输入端120具有位置相对应的第一表面和第二表面，输出端130也具有位置相对应的第一表面和第二表面。输入端120和输出端130 均通过磁控溅射或光刻的方式印制在陶瓷基板110的第一表面后，输入端 120的第二表面和输出端130的第二表面均与陶瓷基板110的第一表面接触。此外，输入端120和输出端130还可印制在陶瓷基板110第一表面的任意位置，但为提高对陶瓷基板110第一表面表面积的利用率。优选地，输入端120位于陶瓷基板110第一表面中一条棱边的中点，而输出端130 则位于陶瓷基板110的第一表面中与该棱边相对的另一条棱边的中点。若将输入端120和输出端130连线，则通过该连线能够将陶瓷基板110的第一表面等分为两个面积相同的部分。

传输线140用于接收输入端120输入的信号，并将信号传输至输出端 130输出。传输线140也可以为由导电材料制成，并通过磁控溅射或光刻的方式印制在陶瓷基板110的第一表面。传输线140印制在陶瓷基板110的第一表面后，传输线140的一端能够耦合输入端120，而传输线140的另一端则能够耦合输出端130。本实施例中，传输线140的印制形状可以为任意形状，即传输线140可以为直线、弯折线或曲线。为有效的降低制造成本，优选地，传输线140为直线。此外，传输线140还具有一定的宽度，传输线140的宽度可根据实际需求情况进行设定，在此就不做限定。

谐振器150用于和传输线140所传输的信号形成能量耦合关系，以对传输线140所传输的信号进行滤波。谐振器150也可以通过磁控溅射或光刻的方式印制在陶瓷基板110的第一表面。

谐振器150包括：第一谐振器151和第二谐振器152。具体的，第一谐振器151和第二谐振器152均为导电材料制成的薄片状结构，故第一谐振器151具有位置相对应的第一表面和第二表面，第二谐振器152也具有位置相对应的第一表面和第二表面。第一谐振器151和第二谐振器152均通过磁控溅射或光刻的方式印制在陶瓷基板110的第一表面，第一谐振器151 的第二表面和第二谐振器152的第二表面均与陶瓷基板110的第一表面接触。为有效提高薄膜滤波器100的带宽，第一谐振器151和第二谐振器152 印制在陶瓷基板110的第一表面后，第一谐振器151和第二谐振器152分居传输线140的两侧。此外，第一谐振器151和第二谐振器152分居传输线140的两侧后，第一谐振器151和第二谐振器152之间的相对位置可以任意设置。本实施例中，为保证薄膜滤波器100的高带宽，优选地，第一谐振器151和第二谐振器152均靠近传输线140同时，第一谐振器151和第二谐振器152相互平行，以及第一谐振器151和第二谐振器152在传输线140两侧的位置相互匹配。需要说明的是，第一谐振器151和第二谐振器152在传输线140两侧的位置相互匹配，即为第一谐振器151的一端和第二谐振器152的一端的连线能够与垂直于传输线140的参考线平行，而第一谐振器151的另一端和第二谐振器152的另一端的连线也能够与垂直于传输线140的参考线平行。

第一谐振器151包括：第一平板电容1511和第一接地孔1512，且第一平板电容1511和所述第一接地孔1512耦合以形成回路。第一平板电容1511 能够通过与传输线140中传输的信号产生能量耦合关系，而对传输线140 中传输的信号进行滤波，并降低第一谐振器151的频率。第一接地孔1512 能够用于第一平板电容1511和地电位耦合，故第一接地孔1512在陶瓷基板110的第一表面上的位置能够位于第一通孔111的上方。

第二谐振器152包括：第二平板电容1521和第二接地孔1522，且第二平板电容1521和所述第二接地孔1522耦合以形成回路。第二平板电容1521 也能够通过与传输线140中传输的信号产生能量耦合关系，而也对传输线 140中传输的信号进行滤波，并降低第二谐振器152的频率。第二接地孔 1522能够用于第二平板电容1521和地电位耦合，故第二接地孔1522在陶瓷基板110的第一表面上的位置能够位于第二通孔112的上方。

此外，为便于薄膜滤波器100加工和装配，降低薄膜滤波器100加工要求。薄膜滤波器100的输入端120、输出端130、以及谐振器150所包括的第一谐振器151和第二谐振器152在印制到陶瓷基板110的第一表面时，输入端120的第一表面、输出端130的第一表面、以及谐振器150所包括的第一谐振器151的第一表面和第二谐振器152的第一表面均位于同一平面内。

如图2所示，本实用新型的第一实施例所提供的一种薄膜滤波器100 原理为基于平行耦合传输线140的平行耦合线。薄膜滤波器100节开路端加载分布两个平板电容的方法来展宽通带的范围以达到增加带宽的目的。图2中的Z0e和Z0o为传输线140本身的阻抗，Zi1为输入端120的阻抗， Zi2为输出端130的阻抗。通过平行耦合的原理，传输线140本身的阻抗 Z0e和Z0o可以等效为输入端120的阻抗Zi1和输出端130的阻抗Zi2，即可以：

第二实施例

请参阅图3，本实用新型第二实施例提供了一种薄膜滤波器100，相较于第一实施例，本第二实施例的区别之处在于谐振器150为多组，且陶瓷基板110的第一通孔111和第二通孔112均为多个。

具体的，每组谐振器150由传输线140一端至另一端依次印制在陶瓷基板110的第一表面，且每组谐振器150和相邻谐振器150之间的距离相同。每组谐振器150所包括的第一谐振器151和第二谐振器152也均分居传输线140的两侧。此外，陶瓷基板110的第一通孔111的数量和谐振器 150的组数相同。陶瓷基板110的每个第一通孔111均位于第一谐振器151的第一接地孔1512的下方，而陶瓷基板110的每个第二通孔112则均位于第二谐振器152的第二接地孔1522的下方。再者，为使得传输线140和每组谐振器150中第一谐振器151和第二谐振器152的平行耦合形成匹配，两组相邻的谐振器150之间的传输线140为弯折状，优选地，传输线140 在两组相邻的谐振器150之间的弯折状可以弯折形成方波状。相较于第一实施例，第二实施例中设置了多个谐振器150。由于每组谐振器150中的第一谐振器151和第二谐振器152均能够平行耦合增加带宽，多组谐振器150 的效果叠加后，第二实施例的薄膜滤波器100的带宽能够大于第一实施例。

作为一种实施方式，考虑到薄膜滤波器100的制造成本，薄膜滤波器 100中多组谐振器150的组数可以为三组。三组谐振器150由传输线140一端至另一端依次印制在陶瓷基板110的第一表面，且三组谐振器150中每组谐振器150和相邻谐振器150之间的距离相同。

请参阅图3和图4，图4示出了薄膜滤波器100具备三组谐振器150的仿真曲线图。图4中的纵坐标为抑制级数Magnitude，其单位为dB，图4 中的横坐标为频率GHz，曲线A1为输入端120的反射系数，而曲线B1则为输出端130的传输系数。从曲线A1和曲线B1可以看出，在1.5GHz± 50MHz的频率范围内，阻带抑制≥30dB，进而三组谐振器150能够良好的实现宽带带阻的特性。

如图5所示，作为另一种实施方式，考虑到薄膜滤波器100的性能，薄膜滤波器100中多组谐振器150的组数可以为六组。六组谐振器150由传输线140一端至另一端依次印制在陶瓷基板110的第一表面，且六组谐振器150中每组谐振器150和相邻谐振器150之间的距离相同。

请参阅图5和图6，图6示出了薄膜滤波器100具备六组谐振器150的仿真曲线图。图4中的纵坐标为抑制级数Magnitude，其单位为dB，图4 中的横坐标为频率GHz，曲线A2为输入端120的反射系数，而曲线B2则为输出端130的传输系数。从曲线A2和曲线B2可以看出，在1.5GHz± 60MHz的频率范围内，阻带抑制≥50dB，增加了20dB的抑制深度，进而六组谐振器150能够更为良好的实现宽带带阻的特性。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种薄膜滤波器。薄膜滤波器包括：陶瓷基板、传输线和谐振器，谐振器包括：第一谐振器和第二谐振器；传输线和谐振器均印制在陶瓷基板的第一表面，传输线耦合薄膜滤波器的输入端和输出端，第一谐振器和第二谐振器分居传输线的两侧。通过将传输线和谐振器所包括的第一谐振器和第二谐振器均印制在陶瓷基板的第一表面上，则通过印制技术有效减小了薄膜滤波器的体积。再通过传输线耦合薄膜滤波器的输入端和输出端，以使需要滤波的信号能够在传输线中传输。此外，将谐振器中的第一谐振器和第二谐振器分居传输线的两侧。通过信号在传输线传输时，第一谐振器和第二谐振器的平行耦合，在缩小薄膜滤波器的体积的同时，还能够有效提高薄膜滤波器的阻带带宽和提高对信号的抑制深度。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种薄膜滤波器，其特征在于，所述薄膜滤波器包括：陶瓷基板、传输线和谐振器，所述谐振器包括：第一谐振器和第二谐振器；所述传输线和所述谐振器均印制在所述陶瓷基板的第一表面，所述传输线耦合所述薄膜滤波器的输入端和输出端，所述第一谐振器和所述第二谐振器分居所述传输线的两侧。

2.根据权利要求1所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述谐振器为多组，每组所述谐振器由所述传输线一端至另一端依次印制在所述陶瓷基板的第一表面，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器均分居所述传输线的两侧。

3.根据权利要求2所述的薄膜滤波器，其特征在于，每个所述第一谐振器均包括：第一平板电容和第一接地孔，每个所述第二谐振器均包括：第二平板电容和第二接地孔，所述第一平板电容和所述第一接地孔耦合，所述第二平板电容和所述第二接地孔耦合。

4.根据权利要求3所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述陶瓷基板设有数量和所述第一接地孔匹配的多个第一通孔，以及数量和所述第二接地孔匹配的多个第二通孔，每个所述第一通孔均贯穿所述陶瓷基板并位于所述第一接地孔的下方，每个所述第二通孔均贯穿所述陶瓷基板并位于所述第二接地孔的下方。

5.根据权利要求2所述的薄膜滤波器，其特征在于，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器平行，每组所述谐振器所包括的所述第一谐振器和所述第二谐振器在所述传输线两侧的位置相互匹配。

6.根据权利要求2所述的薄膜滤波器，其特征在于，相邻的两组所述谐振器之间的所述传输线为弯折状。

7.根据权利要求1所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述传输线和每组所述谐振器均为由导电材料制成的薄片状结构，所述陶瓷基板相对第一表面的第二表面均覆盖有导电材料。

8.根据权利要求7所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述陶瓷基板的介电常数大于或等于10。

9.根据权利要求1所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述薄膜滤波器输入端的第一表面和输出端的第一表面、以及所述谐振器所包括的所述第一谐振器的第一表面和所述第二谐振器的第一表面均位于同一平面内。