CN211127741U - 一种高通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高通滤波器结构，包括中心层叠体及设于中心层叠体中的滤波电路，中心层叠体包括复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元由多层介质基板自上而下层叠构成，滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，每传输零点结构在直流到通带起点频率之间的阻带内产生一传输零点；以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上。本实用新型能在直流到通带起点频率之间的阻带内产生4个传输零点，不仅性能优异，而且还能保证很小的尺寸。

Description

一种高通滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，具体涉及一种高通滤波器。

背景技术

高通滤波器是一个允许高频信号通过而阻止低频率信号通过的元件。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。

高通滤波器是射频系统的重要无源器件。一个优良的高通滤波器应当具有低的带内损耗，深的带外抑制，快速的带外衰减速度，也需要具有尽可能小的体积。

传统的高通滤波器因为电路结构等方面的问题，通常难以兼顾带外抑制深度，带外快速衰减，通带内低插损，小尺寸等方面的需求，越来越难以适应能现代小型化射频系统的应用要求。

在实际设计的高通滤波器中为了使通带外有较大抑制，就需要在一些特定的频点处引入传输零点，传输零点指的是滤波器传输函数等于零，即在从理论角度上说，这一频点上能量不能通过网络，因而起到完全隔离作用，但是因为实际情况中存在电磁辐射与电磁泄漏，依然会有少量能量通过网络。目前的高通滤波器的传输零点通常可以实现不多于3个传输零点，虽然能够实现不错的性能，但是在面对更严格的性能要求时，现有结构仍无法满足需求。虽然传输零点数量越多，滤波器的带外衰减越快，但是传输零点越多，导致电路元件数量增多，因此空间占用就越多，但是现在又要求小体积，这样就出现一个矛盾，大量的电路元件和有限空间之间的矛盾。

为了满足器件的小型化与高性能的要求，传统的方法是采用从材料入手，使用高介电常数与低损耗的介质材料，减小器件的体积同时提升器件性能。但是传统的方法中，随着介电常数的增加，器件内部的耦合会随之增加，内部耦合增加到一定程度之后，器件性能将受到负面影响；介质损耗在降低到一定程度之后，导体损耗与辐射损耗将会变成影响器件损耗的主要因素。所以，仅从材料入手，无法解决目前要求器件的小型化与高性能兼顾的问题的，还要从电路设计的角度出发，寻找对应的解决方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种高通滤波器，能在直流到通高起点频率的阻带内产生至少4个传输零点，而且还能保证很小的尺寸，便于微型多层陶瓷带通滤波器进一步实现微型化。

本实用新型是这样实现的：一种高通滤波器，包括中心层叠体及设于中心层叠体中的滤波电路，所述中心层叠体包括复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元由多层介质基板自上而下层叠构成，相邻介质基板之间通过导带及过孔相互相连导通，所述中心层叠体的表面设有第一输入输出端；

所述滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，且位于首端的传输零点结构连接所述第一输入输出端；每所述传输零点结构在直流到通带起点频率之间的阻带内产生一传输零点；

以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型的高通滤波器的滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，能在直流到通带起点频率之间的阻带内产生至少4个传输零点，从而使滤波器在0.1GHz～4.5GHz的频率范围内可实现35dB左右或更大的带外抑制；

2、本实用新型的高通滤波器的中心层叠体分成复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元又由多层介质基板自上而下层叠构成，以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上，使整个产品能在厚度上延伸，以最大限度地减小长度和宽度，从而在保持上述低插损、高抑制与快速衰减等高性能特征的同时，还具备小尺寸的特点，此滤波器在与折叠低通滤波器(如申请号201910829293.7的中国发明披露的折叠低通滤波器)级联之后所实现的微型多层陶瓷带通滤波器，其长度仅 2.5mm，宽度仅2.0mm，产品厚度方向根据使用介质层数的不同或单层介质厚度的不用而有所不同，其典型的厚度可以从1.0mm变化到3.0mm，在极端情况下还可以薄于1.0mm或者厚于3.0mm。可以加工成为贴片的形式，便于在微波系统中集成。可以说兼顾了高性能与微型化的要求。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型微型高通滤波器的实施例一的整体结构示意图，图中的C4与L4处于折叠状态。

图2a是实施例一的中心层叠体分解结构示意图，且显示层叠体通孔的状态。

图2b是实施例一的中心层叠体分解结构示意图；且隐藏了层叠体通孔的状态。

图3是实施例一的等效滤波电路原理图。

图4是本实用新型高通滤波器的C4与L4处于折叠状态时的输入端面所处方向示意图。

图5是本实用新型高通滤波器的实施例二的整体结构示意图，与图1 所示的实施例一的结构相比，C4与L4依然处于折叠状态，但是L8在C4 与L4的侧边。

图6a是实施例二的中心层叠体分解结构示意图，且显示层叠体通孔的状态。

图6b是实施例二的中心层叠体分解结构示意图；且隐藏了层叠体通孔的状态。

图7是电感表现为1/2矩形与3/4矩形结构时的示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种高通滤波器的创新结构，解决了现有技术中高通滤波器普遍存在的带外抑制较小，且尺寸偏大的技术问题，实现了微型多层陶瓷带通滤波器进一步微型化的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：滤波电路的直流到通高起点频率的阻带内产生至少4个传输零点，从而使滤波器在0.1GHz～4.5GHz的频率范围内可实现35dB左右或更大的带外抑制；以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一承载单元上，使整个产品能在厚度上延伸，以最大限度地减小长度和宽度，从而在保持上述低插损、高抑制与快速衰减等高性能特征的同时，还具备小尺寸的特点；而且为了缩短位于末端的传输零点结构与折叠低通滤波器之间连接的导带长度，位于末端的所述传输零点结构可采用折叠结构实现，可大大缩短导带的长度，连接操作方便，而且还能使整个产品结构更为紧凑，达到微型的效果。

具体技术方案为：一种高通滤波器，包括中心层叠体及设于中心层叠体中的滤波电路，所述中心层叠体包括复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元由多层介质基板自上而下层叠构成，相邻介质基板之间通过导带及过孔相互相连导通，所述中心层叠体的表面设有第一输入输出端；所述滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，且位于首端的传输零点结构连接所述第一输入输出端；每所述传输零点结构在直流到通带起点频率之间的阻带内产生一传输零点；以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上。

非位于末端的所述传输零点结构采用顺接结构实现，即：非位于末端的所述传输零点结构的输入端面均位于与所述第一输入输出端的同侧，输出端面则位于与所述第一输入输出端的异侧；位于末端的所述传输零点结构采用折叠结构实现，即：位于末端的所述传输零点结构的输入端面位于与所述第一输入输出端的异侧，输出端面则位于与所述第一输入输出端的同侧。

所述传输零点结构仅为一电容C；或为一电感L与一电容C的并联结构。任一所述传输零点结构的输出端面通过一电感L接地。

还包括两接地侧板，两所述接地侧板位于所述中心层叠体的侧面，所述介质基板中至少具有两接地层，该接地层连接所述接地侧板。

还包括一纵向屏蔽结构，所述纵向屏蔽结构设于所述中心层叠体内部并连接所述接地层；所述纵向屏蔽结构处于两间隔接地基板层之间；且所述中心层叠体的上方还设有一端面空白基板层，所述端面空白基板层由至少一空白的多层介质基板构成。

两所述承载单元之间设有一间隔接地基板层，且任一间隔接地基板层由至少一层接地基板层和N个空白介质基板构成，N≥0。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

结合图1至图4所示，本实施例的高通滤波器，包括中心层叠体100及设于中心层叠体中的滤波电路200，所述中心层叠体100包括复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元由多层介质基板自上而下层叠构成，相邻介质基板之间通过金属导带300及金属过孔400相互相连导通，所述中心层叠体100的表面设有第一输入输出端S1；还包括两接地侧板S2和S4，两所述接地侧板S2和S4位于所述中心层叠体100的侧面。

本实施例中，所述滤波电路200中，传输零点结构的数量为4个；且所述传输零点结构为电感L与一电容C的并联结构。

主要如图3所示，4个所述传输零点结构分别为L1和C1的并联结构， L2和C2的并联结构，L3和C3的并联结构，L4和C4的并联结构；且所述L1和C1的并联结构与所述L2和C2的并联结构之间通过L5接地，所述L2和C2的并联结构和所述L3和C3的并联结构之间通过L6接地，所述L3和C3的并联结构和所述L4和C4的并联结构之间通过L7接地，所述第二输入输出端S3与所述L4和C4的并联结构之间通过L8接地；

主要如图2a和图2b所示，所述中心层叠体依次包括第一间隔空白基板层M、第一间隔接地基板层D1、第一承载单元Z1、第二间隔接地基板层 D2、第二承载单元Z2、第三间隔接地基板层D3；第一间隔接地基板层D1、第二间隔接地基板层D2和第三间隔接地基板层D3均连接所述接地侧板S2 和S4。

中心层叠体上方的第一间隔空白基板层M，其是由不少于一层的空白介质基板层叠而成。

所述第一承载单元Z1由第1～9层介质基板构成，第1和第2层介质基板制作有C1、C2、C3，第3～7层介质基板制作有L1、L2、L3，且第8层与第9层介质基板制作L5、L6、L7，其中C1、L1与第一输入输出端S1相连；

所述第二承载单元Z2由第11～19层介质基板构成，第11和第12层介质基板制作有L8，第13层和第14层介质基板制作有C4，第15～19层介质基板制作有L4，其中C4、L4与第二输入输出端S3相连。

所述第一承载单元Z1设置3个传输零点结构，该3个传输零点结构即为一个排布单元；所述第一承载单元由第1～9层介质基板构成，第1和第2 层介质基板制作有C1、C2、C3，第3～7层介质基板制作有L1、L2、L3，且第8层与第9层介质基板制作L5、L6、L7，其中C1、L1与第一输入输出端S1相连；

所述第二承载单元Z2设置1个所述传输零点结构，该1个传输零点结构即为一个排布单元；即所述第二承载单元由第11～19层介质基板构成，第 11和第12层介质基板制作有L8，第13层和第14层介质基板制作有C4，第15～19层介质基板制作有L4，其中C4、L4与第二输入输出端S3相连。

另外，在第二接地层D2与第三接地层D3上分别制作有水平面屏蔽结构P1，在第二接地层D2与第三接地层D3通过打贯通孔的方式形成屏蔽结构中的纵向屏蔽结构P2。

所述第二接地层D2、第三接地层D3还连接接地端S2和S4。

在本例中，第二接地层D2设置在第10层介质基板上，D3设置在第26 层介质基板上，但在实际应用中第二接地层D2与第三接地层D3具体在哪一层介质基板可以根据需要进行调整，不需要一定在第10层与第26层介质基板。

需要说明的是：本实施例中，位于末端的所述传输零点结构，即L4和 C4的并联结构，其输入端面a4位于与所述第一输入输出端S1的异侧，即输入端面a4与第一输入输出端S1分别位于L4和C4的并联结构的左、右两侧，输出端面b4则位于与所述第一输入输出端S1的同侧，即均位于L4 和C4的并联结构的左侧。这样当本实施例的高通滤波器与低通滤波器连接组成微型多层陶瓷带通滤波器时，可以大缩短L4和C4的并联结构与低通滤波器之间连接线的长度，不仅连接方便，还有助地微型多层陶瓷带通滤波器的进一步微型化。

另外，于本实施例的另一种实现方式中，所述传输零点结构仅为一电容 C

实施例二

如图5、图6a和图6b所示，本实施例与实施一相比，不同之处仅在于第二输入输出端S3与位于末端的所述传输零点结构之间的接地电感在传输零点结构的侧方。这种布局的好处在于可以避免专门给所述接地电感设置介质基板层，而是充分利用已有介质基板层，可以减少使用生瓷片的数量，进而降低滤波器的厚度。

即L8放置在L4和C4并联结构的侧方，这与实施例一的L8放置在L4 和C4并联结构的上方有明显区别，接地电感放置在传输零点结构侧方的优点在于可以避免专门给接地电感L8设置介质层，而是充分利用制造L4和 C4所使用的介质层，从而减少使用生瓷片的数量，进而降低滤波器的厚度。

另外，图5、图6a和图6b只想表达所述接地电感位于末端传输零点结构的侧方与位于上方的不同，因此并非是具有完整标注的结构图。除了接地电感在传输零点结构的不同相对位置这个不同点之外，其他的电路元件设置均参照图1与图2a、图2b的电路元件设置。

再如图7所示，上述实施例中，所有的电感L均为螺旋电感，如电感 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8均为螺旋电感，其每一层都是由0.1mm 宽度的金属导带300绕成的1/2矩形(见图7的左图)或者3/4(见图7的右图)矩形，导通时是通过过孔将相邻层的金属导带300连接。

综上所述，本实用新型上述实施例至少具有如下优点：

1、本实用新型的高通滤波器的滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，能在直流到通带起点频率之间的阻带内产生至少4个传输零点，从而使滤波器在0.1GHz～4.5GHz的频率范围内可实现35dB左右或更大的带外抑制；

2、本实用新型的高通滤波器的中心层叠体分成复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元又由多层介质基板自上而下层叠构成，以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上，使整个产品能在厚度上延伸，以最大限度地减小长度和宽度，从而在保持上述低插损、高抑制与快速衰减等高性能特征的同时，还具备小尺寸的特点，此滤波器在与折叠低通滤波器(如申请号201910829293.7的中国发明披露的折叠低通滤波器)级联之后所实现的微型多层陶瓷带通滤波器，其长度仅 2.5mm，宽度仅2.0mm，产品厚度方向根据使用介质层数的不同或单层介质厚度的不用而有所不同，其典型的厚度可以从1.0mm变化到3.0mm，在极端情况下还可以薄于1.0mm或者厚于3.0mm。可以加工成为贴片的形式，便于在微波系统中集成。可以说兼顾了高性能与微型化的要求。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高通滤波器，其特征在于：包括中心层叠体及设于中心层叠体中的滤波电路，所述中心层叠体包括复数个自上而下叠置的承载单元，每个承载单元由多层介质基板自上而下层叠构成，相邻介质基板之间通过导带及过孔相互相连导通，所述中心层叠体的表面设有第一输入输出端；

所述滤波电路包括至少4个依次串接的传输零点结构，且位于首端的传输零点结构连接所述第一输入输出端；每所述传输零点结构在直流到通带起点频率之间的阻带内产生一传输零点；

以至少一个传输零点结构为一个排布单元，每个排布单元设置于一所述承载单元上。

2.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：

非位于末端的所述传输零点结构采用顺接结构实现，即：非位于末端的所述传输零点结构的输入端面均位于与所述第一输入输出端的同侧，输出端面则位于与所述第一输入输出端的异侧；

位于末端的所述传输零点结构采用折叠结构实现，即：位于末端的所述传输零点结构的输入端面位于与所述第一输入输出端的异侧，输出端面则位于与所述第一输入输出端的同侧。

3.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：

所述传输零点结构仅为一电容C；或为一电感L与一电容C的并联结构。

4.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：任一所述传输零点结构的输出端面通过一电感L接地。

5.根据权利要求3或4所述的一种高通滤波器，其特征在于：所述电感L是螺旋电感，其每一层都是由0.1mm宽度的金属导带绕成的1/2或者3/4矩形。

6.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：还包括两接地侧板，两所述接地侧板位于所述中心层叠体的侧面，所述介质基板中至少具有两接地层，该接地层连接所述接地侧板。

7.根据权利要求6所述的一种高通滤波器，其特征在于：还包括一纵向屏蔽结构，所述纵向屏蔽结构设于所述中心层叠体内部并连接所述接地层；所述纵向屏蔽结构处于两间隔接地基板层之间；且所述中心层叠体的上方还设有一端面空白基板层，所述端面空白基板层由至少一空白的多层介质基板构成。

8.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：两所述承载单元之间设有一间隔接地基板层，且任一间隔接地基板层由至少一层接地基板层和N个空白介质基板构成，N≥0。

9.根据权利要求1所述的一种高通滤波器，其特征在于：

所述传输零点结构数量为4个；

所述中心层叠体依次包括第一间隔空白基板层、第一间隔接地基板层、第一承载单元、第二间隔接地基板层、第二承载单元、第三间隔接地基板层；

所述第一承载单元设置3个所述传输零点结构；

所述第二承载单元设置1个所述传输零点结构。

10.根据权利要求9所述的一种高通滤波器，其特征在于：还包括第二输入输出端；

4个所述传输零点结构均为电感L和电容C并联结构，分别为L1和C1的并联结构，L2和C2的并联结构，L3和C3的并联结构，L4和C4的并联结构；且所述L1和C1的并联结构与所述L2和C2的并联结构之间通过L5接地，所述L2和C2的并联结构和所述L3和C3的并联结构之间通过L6接地，所述L3和C3的并联结构和所述L4和C4的并联结构之间通过L7接地；所述第二输入输出端与L4和C4的并联结构之间通过L8接地；

所述第一承载单元由第1～9层介质基板构成，第1层和第2层介质基板制作有C1、C2、C3，第3～7层介质基板制作有L1、L2、L3，且第8层与第9层介质基板制作L5、L6、L7，其中C1、L1与第一输入输出端S1相连；

所述第二承载单元由第11～19层介质基板构成，第11和第12层介质基板制作有L8，第13层和第14层介质基板制作有C4，第15～19层介质基板制作有L4，其中C4、L4与第二输入输出端相连；

还包括第12层至第26层介质基板，所述第12层介质基板与第26层介质基板制作有制作有水平面屏蔽结构。

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