專利名稱：低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波器，特別是一種低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器。
背景技術(shù)：
在微波通信系統(tǒng)、雷達(dá)等系統(tǒng)中，尤其是移動(dòng)手持式無(wú)線通信終端和單兵衛(wèi)星移動(dòng) 通信終端及軍用與民用多模和多路通信系統(tǒng)終端、機(jī)載、彈載、宇航通信系統(tǒng)中，6.8 千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器是該波段接收和發(fā)射支路中的關(guān)鍵電子部 件，其性能的優(yōu)劣往往直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。描述這種部件性能的主要技
術(shù)指標(biāo)有通帶工作頻率范圍、阻帶頻率范圍、通帶輸入/輸出電壓駐波比、通帶插入損 耗、阻帶衰減、形狀因子、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。濾波器是一種對(duì)頻率 具有選擇性的二端口網(wǎng)絡(luò)，在許多微波系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，利用它可以分離和組合不同 頻率的信號(hào)。移動(dòng)通訊的迅速發(fā)展，對(duì)微波器件的電性能以及小型化、易集成、穩(wěn)定性 等提出了越來(lái)越高的要求。為了在器件小型化的同時(shí)降低其損耗，獲得更高的品質(zhì)因數(shù)，
就需要尋求新的材料和技術(shù)。常規(guī)的設(shè)計(jì)和制造方法在微波頻率低端(300MHz lGHz)，由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)(波長(zhǎng)0.3米到1米)，濾波器的體積與工作波長(zhǎng)成正比，因此體 積較大(一般約為45mmx32mmx8mm);如金屬諧振腔構(gòu)成的濾波器、微帶線濾波器、 塊狀介質(zhì)濾波器等，體積太大，不能適應(yīng)小型化的要求；而采用聲表面波濾波器技術(shù)， 雖然體積可以減小，但其電性能卻有溫度漂移缺點(diǎn)，而且成本高、插入損耗較大，在溫 度穩(wěn)定性要求高和插入損耗要求低的應(yīng)用場(chǎng)合均受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種體積小、重量輕、可靠 性高、溫度性能穩(wěn)定好、電性能優(yōu)異、成品率高、批量電性能一致性好、成本低的6.8 千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 一種6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波 器，包括接地端、輸入端口、輸入電感、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、 第三級(jí)級(jí)并聯(lián)諧振單元、第一零點(diǎn)設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、第一耦合電容、輸出 電感和輸出端口；輸入端口、輸入電感、第一零點(diǎn)設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、輸出 電感、輸出端口順次連接，輸入電感和第一零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第一級(jí)
4并聯(lián)諧振單元，第一零點(diǎn)設(shè)置電路和第二零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第二級(jí)并 聯(lián)諧振單元，第二零點(diǎn)設(shè)置電路和輸出電感的連接處與地之間連接第三級(jí)并聯(lián)諧振單 元，第一耦合電容的一端連接在輸入電感和第一零點(diǎn)設(shè)置電路及第一并聯(lián)諧振單元的公 共聯(lián)接端，第一耦合電容的另一端連接在輸出電感和第二零點(diǎn)設(shè)置電路及第三并聯(lián)諧振 單元的公共聯(lián)接端，輸出電感的另一端接表面安裝的50歐姆阻抗輸出端口的一端，輸 出端口的另一端接輸出信號(hào)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多 零點(diǎn)微型濾波器利用多層低溫共燒陶瓷工藝(LTCC)特點(diǎn)，采用立體多層疊層結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)電路元件，大大縮小體積；(2)利用LTCC陶瓷介質(zhì)介電常數(shù)高特點(diǎn)同樣可大幅減小 元件尺寸；(3)利用LTCC材料的低損耗特點(diǎn)和獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電性能；(4) 利用低溫陶瓷材料的高溫度穩(wěn)定性和可靠性，使得元件具有高溫度穩(wěn)定性和高可靠性； (5)利用LTCC工藝的大批量生產(chǎn)的一致性，獲得高成品率和低成本?？傊?，本發(fā)明 具有體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、電性能溫度穩(wěn)定性高、電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、電性能一致性好，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)、成本低、使用安裝方便，可以用全自動(dòng)貼片 機(jī)安裝和焊接、特別適用于火箭、機(jī)載、彈載、宇宙飛船、單兵移動(dòng)通信終端等無(wú)線通 信手持終端中，以及對(duì)體積、重量、性能、可靠性有苛刻要求的相應(yīng)系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的電原理圖。 圖2是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖3是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的并聯(lián)諧振單元結(jié)構(gòu) 示意圖。
圖4是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的實(shí)施例實(shí)物照片。 圖5是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的實(shí)施例尺寸示意圖。 圖6是本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器實(shí)施例的主要性能測(cè)
試結(jié)果o
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器包括
5接地端GND、輸入端口P1、輸入電感L4、由第一電感L1和第一電容C1并聯(lián)組成的 第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、由電感第二 L2和第二電容C2并聯(lián)組成的第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、 由第三電感L3和第三電容C3并聯(lián)組成的第三級(jí)級(jí)并聯(lián)諧振單元、由第一級(jí)間電感L12、 第一級(jí)間電容C12并聯(lián)組成的第一零點(diǎn)設(shè)置電路、由第二級(jí)間電感L23和第二級(jí)間電容 C23并聯(lián)組成的第二零點(diǎn)設(shè)置電路、第一耦合電容C4、輸出電感L5和輸出端口P2;表 面安裝的50歐姆阻抗輸入端口P1—端接輸入信號(hào)，另一端與輸入電感L4、第一零點(diǎn) 設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、輸出電感L5、輸出端口P2順次連接，輸入電感L4和 第一零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第一級(jí)并聯(lián)諧振單元，第一零點(diǎn)設(shè)置電路和第 二零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第二級(jí)并聯(lián)諧振單元，第二零點(diǎn)設(shè)置電路和輸出 電感L5的連接處與地之間連接第三級(jí)并聯(lián)諧振單元;第一耦合電容C4的一端連接在輸 入電感L4和第一零點(diǎn)設(shè)置電路及第一并聯(lián)諧振單元的公共聯(lián)接端，第一耦合電容C4 的另一端連接在輸出電感L5和第二零點(diǎn)設(shè)置電路及第三并聯(lián)諧振單元的公共聯(lián)接端， 輸出電感L5的另一端接表面安裝的50歐姆阻抗輸出端口 P2的一端，輸出端口 P2的另 一端接輸出信號(hào)。
本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元由第 一電感Ll和第一電容Cl并聯(lián)組成；第二級(jí)并聯(lián)諧振單元由第二電感L2和第二電容 C2并聯(lián)組成；第三級(jí)級(jí)并聯(lián)諧振單元由第三電感L3和第三電容C3并聯(lián)組成；第一零 點(diǎn)設(shè)置電路由第一級(jí)間電感L12和第一級(jí)間電容C12并聯(lián)組成;第二零點(diǎn)設(shè)置電路由第 二級(jí)間電感L23和第二級(jí)間電容C23并聯(lián)組成。
本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，接地端GND、輸入端口 Pl、輸出端口P2、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、輸入電感L4、輸出電感 L5、第一級(jí)間電感L12、第二級(jí)間電感L23、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、 第一耦合電容C4、第一級(jí)間電容C12、第二級(jí)間電容C23均采用五層低溫共燒陶瓷工 藝實(shí)現(xiàn)；其中輸入電感L4、輸出電感L5采用分布參數(shù)的帶狀線實(shí)現(xiàn)；三個(gè)并聯(lián)諧振單 元均用兩層折疊耦合帶狀線實(shí)現(xiàn)，其中每層帶狀線一端懸空，另一端接地；第一級(jí)間電 感L12采用第一級(jí)并聯(lián)諧振單元與第二級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空間耦合和分布參數(shù)電感； 第二級(jí)間電感L23采用第二級(jí)并聯(lián)諧振單元與第三級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空間耦合和分 布參數(shù)電感；第一級(jí)間電容C12采用第一級(jí)并聯(lián)諧振單元與第二級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空 間耦合和分布參數(shù)電容；第二電容C23采用第二級(jí)并聯(lián)諧振單元與第三級(jí)并聯(lián)諧振單元
6之間空間耦合和布參數(shù)電容。第一耦合電容C4采用介質(zhì)平板"Z"字形電容實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器的工作原理簡(jiǎn)述如下輸入 的寬頻帶微波信號(hào)，經(jīng)輸入端口 Pl通過輸入電感L4到達(dá)第一級(jí)并聯(lián)諧振單元和第一零 點(diǎn)設(shè)置電路及第一耦合電容C4相連接的一端，在第一級(jí)并聯(lián)諧振單元的一端，寬頻帶 微波信號(hào)中，在第一并聯(lián)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)進(jìn)入第一零點(diǎn)設(shè)置電路，其 余非第一并聯(lián)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過第一級(jí)并聯(lián)諧振單元中的第一電 感L1和第一電容C1接地，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)濾波；第一零點(diǎn)設(shè)置電路的并聯(lián)諧振頻率附近的 阻帶微波信號(hào)，即第一零點(diǎn)頻率附近微波信號(hào)，因呈現(xiàn)高阻抗被抑制，非第一零點(diǎn)附近 的微波頻率信號(hào)通過第一零點(diǎn)設(shè)置電路中的第一級(jí)間電感L12和第一級(jí)間電容C12到達(dá) 第二級(jí)并聯(lián)諧振單元和第二零點(diǎn)設(shè)置電路相連接的一端，經(jīng)過第一級(jí)濾波和第一零點(diǎn)設(shè) 置電路的微波信號(hào)，在第二并聯(lián)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)進(jìn)入第二級(jí)并聯(lián)諧振 單元與第三級(jí)并聯(lián)諧振單元之間的第二零點(diǎn)設(shè)置電路中，其余非第二并聯(lián)諧振單元諧振 頻率附近的微波信號(hào)通過第二級(jí)并聯(lián)諧振單元第二電感L2和第二電容C2接地，實(shí)現(xiàn)第 二級(jí)濾波；第二零點(diǎn)設(shè)置電路的并聯(lián)諧振頻率附近的阻帶微波信號(hào)，即第二零點(diǎn)頻率附 近微波信號(hào)，因呈現(xiàn)高阻抗被抑制，非第二零點(diǎn)附近的微波頻率信號(hào)通過第二零點(diǎn)設(shè)置 電路中的第二級(jí)間電感L23和第二級(jí)間電容C23到達(dá)第三級(jí)并聯(lián)諧振單元和輸出電感 L5相連接的一端，經(jīng)過第一級(jí)濾波、第二級(jí)濾波、第一零點(diǎn)設(shè)置電路和第二零點(diǎn)設(shè)置 電路的微波信號(hào)，在第三并聯(lián)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過輸出電感L5接表 面安裝的50歐姆阻抗輸出端口 P2的一端，其余非第三并聯(lián)諧振單元諧振頻率附近的微 波信號(hào)通過第三級(jí)并聯(lián)諧振單元第三電感L3和第三電容C3接地，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)濾波；經(jīng) 過第一級(jí)濾波、第二級(jí)濾波、第三級(jí)濾波、第一零點(diǎn)設(shè)置電路和第二零點(diǎn)設(shè)置電路的寬 頻帶微波信號(hào)，通過表面安裝的50歐姆阻抗輸出端口P2的另一端輸出，從而實(shí)現(xiàn)高阻
帶抑制微波帶通濾波功能。
結(jié)合圖4和圖5，圖4為本發(fā)明實(shí)施例6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾 波器的實(shí)物照片，圖5為本發(fā)明實(shí)施例尺寸示意圖，體積為2.5mmx2mmxl.2mm,重量 小于0.05克；圖6為本發(fā)明實(shí)施例6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器實(shí)施 例的主要性能測(cè)試結(jié)果在通帶6.5GHz至U7.1GHz的通帶范圍內(nèi)，插入損耗小于1.3278 dB，因而損耗低。帶外抑制在lGHz到5.5GHz均在44.192 dB以下，因而高阻帶特點(diǎn) 顯著。由測(cè)試結(jié)果圖可以看到兩個(gè)明顯的零點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，其特征在于包括接地端[GND]、輸入端口[P1]、輸入電感[L4]、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元、第一零點(diǎn)設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、第一耦合電容[C4]、輸出電感[L5]和輸出端口[P2]；輸入端口[P1]、輸入電感[L4]、第一零點(diǎn)設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、輸出電感[L5]、輸出端口[P2]順次連接，輸入電感[L4]和第一零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第一級(jí)并聯(lián)諧振單元，第一零點(diǎn)設(shè)置電路和第二零點(diǎn)設(shè)置電路的連接處與地之間連接第二級(jí)并聯(lián)諧振單元，第二零點(diǎn)設(shè)置電路和輸出電感[L5]的連接處與地之間連接第三級(jí)并聯(lián)諧振單元；第一耦合電容[C4]的一端連接在輸入電感[L4]和第一零點(diǎn)設(shè)置電路及第一并聯(lián)諧振單元的公共聯(lián)接端，第一耦合電容[C4]的另一端連接在輸出電感[L5]和第二零點(diǎn)設(shè)置電路及第三并聯(lián)諧振單元的公共聯(lián)接端，輸出電感[L5]的另一端接表面安裝的50歐姆阻抗輸出端口[P2]的一端，輸出端口[P2]的另一端接輸出信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，其特征 在于第一級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一電感[L1]和第一電容[C1]并聯(lián)組成；第二級(jí)并聯(lián)諧振 單元由第二電感[L2]和第二電容[C2]并聯(lián)組成；第三級(jí)級(jí)并聯(lián)諧振單元由第三電感[L3] 和第三電容[C3]并聯(lián)組成；第一零點(diǎn)設(shè)置電路由第一級(jí)間電感[L12]和第一級(jí)間電容[C12] 并聯(lián)組成；第二零點(diǎn)設(shè)置電路由第二級(jí)間電感[L23]和第二級(jí)間電容[C23]并聯(lián)組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，其 特征在于接地端[GND]、輸入端口[Pl]、輸入電感[L4]、輸出電感[L5]、輸出端口[P2]、 第一零點(diǎn)設(shè)置電路、第二零點(diǎn)設(shè)置電路、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、 第三級(jí)并聯(lián)諧振單元和第一耦合電容[C4]均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)；輸入端口 [P1]和輸出端口[P2]均為表面安裝的50歐姆阻抗的端口；其中輸入電感[L4]、輸出電感 [L5]均采用分布參數(shù)的帶狀線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；三個(gè)并聯(lián)諧振單元均采用兩層折疊耦合帶狀線 實(shí)現(xiàn)；第一級(jí)間電感[L12]和第二級(jí)間電感[L23]均采用空間耦合和分布參數(shù)電感實(shí)現(xiàn)； 第一級(jí)間電容[C12]和第二級(jí)間電容[C23]均采用空間耦合和分布參數(shù)電容實(shí)現(xiàn)；第一耦 合電容[C4]為介質(zhì)平板"Z"字形電容實(shí)現(xiàn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，其特征 在于輸入端口[Pl]、輸入電感[L4]、輸出電感[L5]、輸出端口[P2]、第一零點(diǎn)設(shè)置電路、 第二零點(diǎn)設(shè)置電路、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元 和第一耦合電容[C4]均采用五層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，其特征 在于:第一級(jí)間電感[L12]采用第一級(jí)并聯(lián)諧振單元與第二級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空間耦合 和分布參數(shù)電感實(shí)現(xiàn);第二級(jí)間電感[L23]采用第二級(jí)并聯(lián)諧振單元與第三級(jí)并聯(lián)諧振單 元之間空間耦合和分布參數(shù)電感實(shí)現(xiàn)；第一級(jí)間電容[C12]采用第一級(jí)并聯(lián)諧振單元與 第二級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空間耦合和分布參數(shù)電容實(shí)現(xiàn)；第二級(jí)間電容[C23]采用第二 級(jí)并聯(lián)諧振單元與第三級(jí)并聯(lián)諧振單元之間空間耦合和分布參數(shù)電容實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種6.8千兆赫低損耗高阻帶抑制多零點(diǎn)微型濾波器，包括輸入端口、輸出端口、三個(gè)并聯(lián)諧振單元和兩個(gè)零點(diǎn)設(shè)置單元等；各元件均采用兩層以上低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，其中輸入電感、輸出電感均采用分布參數(shù)的帶狀線設(shè)計(jì)；所述第一級(jí)間電感、第二級(jí)間電感均采用空間耦合和分布參數(shù)電感；第一級(jí)間電容和第二級(jí)間電容均采用空間耦合和分布參數(shù)電容；第一耦合電容為介質(zhì)平板“Z”字形電容；三個(gè)并聯(lián)諧振單元均用兩層折疊耦合帶狀線設(shè)計(jì)，其中每層帶狀線一端懸空另一端接地；本發(fā)明體積小、重量輕、可靠性高、溫度性能穩(wěn)定好、電性能優(yōu)異、成品率高、成本低、批量電性能一致性好。
文檔編號(hào)H01P1/20GK101621144SQ200910184019
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者葉仲華, 周文衎, 姚友芳, 宋志東, 杰 張, 戴永勝, 李寶山, 飛 王, 王超宇, 符光強(qiáng), 肖圣磊, 郭玉紅 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)