一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入/輸出接口、以帶狀線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的四個(gè)耦合謝振環(huán)，上述結(jié)構(gòu)均采用多層低溫共燒陶瓷工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明具有頻率覆蓋廣、插損小、重量輕、體積小、可靠性高、電性能好、溫度穩(wěn)定性好、電性能批量一致性好、成本低、可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于相應(yīng)毫米波頻段的通信、衛(wèi)星通信等對(duì)體積、電性能、溫度穩(wěn)定性和可靠性有苛刻要求的場(chǎng)合和相應(yīng)的系統(tǒng)中。
【專利說明】一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濾波器，特別是一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信及國(guó)防電子系統(tǒng)的微型化的迅速發(fā)展，高性能、低成本和小型化已經(jīng)成為目前微波/射頻領(lǐng)域的發(fā)展方向，對(duì)微波濾波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些國(guó)防尖端設(shè)備中，現(xiàn)在的使用頻段已經(jīng)相當(dāng)擁擠，所以衛(wèi)星通信等尖端設(shè)備向著毫米波波段發(fā)展，所以毫米波波段濾波器已經(jīng)成為該波段接收和發(fā)射支路中的關(guān)鍵電子部件，描述這種部件性能的主要指標(biāo)有:通帶工作頻率范圍、阻帶頻率范圍、通帶插入損耗、阻帶衰減、通帶輸入/輸出電壓駐波比、插入相移和時(shí)延頻率特性、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。
[0003]低溫共燒陶瓷是一種電子封裝技術(shù)，采用多層陶瓷技術(shù)，能夠?qū)o源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)部，同時(shí)也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無源/有源集成的功能模塊。LTCC技術(shù)在成本、集成封裝、布線線寬和線間距、低阻抗金屬化、設(shè)計(jì)多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現(xiàn)出眾多優(yōu)點(diǎn)，已成為無源集成的主流技術(shù)。其具有高Q值，便于內(nèi)嵌無源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優(yōu)點(diǎn)，利用LTCC技術(shù)，可以很好的加工出尺寸小，精度高，緊密型好，損耗小的微波器件。由于LTCC技術(shù)具有三維立體集成優(yōu)勢(shì)，在微波頻段被廣泛用來制造各種微波無源元件，實(shí)現(xiàn)無源元件的高度集成。基于LTCC工藝的疊層技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有尺寸小、重量輕、性能優(yōu)、可靠性高、批量生產(chǎn)性能一致性好及低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，利用其三維集成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)由帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)毫米波帶通濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種由開口環(huán)帶狀線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成品率高、批量一致性好、造價(jià)低、溫度性能穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)毫米波帶通濾波器。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，其整體外形為一個(gè)長(zhǎng)方體介質(zhì)基板，其中包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口P1、輸入電感Lin、第一級(jí)開口環(huán)帶狀線U1、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4、輸出電感Lout、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口 P2 ;上述所有組成部分均放置在長(zhǎng)方體介質(zhì)基板里面，開口環(huán)帶狀線是通過矩形環(huán)開缺口來實(shí)現(xiàn)。各諧振環(huán)均在同一平面，其中輸入電感Lin通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口 Pl連接，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul與輸入電感Lin連接，其開口位置位于介質(zhì)板中心點(diǎn)方向的右邊帶，第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul平行放置，其開口位置位于介質(zhì)板邊緣方向的左邊帶，第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2平行放置，且位于第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul的對(duì)角位置，其開口位置與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2位置對(duì)稱，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4與第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3水平放置，且位于第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2的對(duì)角位置，其開口位置與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul對(duì)稱，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線U1、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4以介質(zhì)板中心為原點(diǎn)對(duì)稱，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4與輸出電感Lout連接,輸出電感Lout通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口 P2連接。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用低損耗低溫共燒陶瓷材料和三維立體集成，所帶來的顯著優(yōu)點(diǎn)是:(I)帶內(nèi)平坦、通帶內(nèi)插損低；(2)濾波器邊帶陡峭；(3)體積小、重量輕、可靠性高；(4)電性能優(yōu)異，阻帶抑制高；(5)電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；
[6]成本低；(7)使用安裝方便，可以使用全自動(dòng)貼片機(jī)安裝和焊接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器輸出端的幅頻特性曲線。
[0009]圖3是本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器輸入輸出端口的駐波特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0011]結(jié)合圖1，本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，該濾波器其整體外形為一個(gè)長(zhǎng)方體介質(zhì)基板，其中包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口 P1、輸入電感Lin、第一級(jí)開口環(huán)帶狀線U1、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4、輸出電感Lout、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口 P2 ;上述所有組成部分均放置在長(zhǎng)方體介質(zhì)基板里面，開口環(huán)帶狀線是通過矩形環(huán)開缺口來實(shí)現(xiàn)。各諧振環(huán)均在同一平面，其中輸入電感Lin通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口 Pl連接，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul與輸入電感Lin連接，其開口位置位于介質(zhì)板中心點(diǎn)方向的右邊帶，第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul平行放置，其開口位置位于介質(zhì)板邊緣方向的左邊帶，第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2平行放置，且位于第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul的對(duì)角位置，其開口位置與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2位置對(duì)稱，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4與第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3水平放置，且位于第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2的對(duì)角位置，其開口位置與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul對(duì)稱，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線U1、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4以介質(zhì)板中心為原點(diǎn)對(duì)稱，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4與輸出電感Lout連接,輸出電感Lout通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口 P2連接。
[0012]結(jié)合圖1，本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口 P1、輸入電感Lin、第一級(jí)開口環(huán)帶狀線U1、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線U2、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線U3、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4、輸出電感Lout、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口 P2和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)。其中開口環(huán)帶狀線形狀可為方形、圓形、三角形等各種形狀，本發(fā)明以方形為例。
[0013]結(jié)合圖1，本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，在傳輸零點(diǎn)的設(shè)計(jì)上，采用在第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul和第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4上相鄰的兩邊分別開缺口 Cl、C2的方式在第一級(jí)開口環(huán)帶狀線Ul和第四級(jí)開口環(huán)帶狀線U4之間引入交叉耦合，從而可以在上邊帶和下邊帶分別產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)。通過調(diào)整缺口 Cl、C2之間的距離，可以改變傳輸零點(diǎn)的位置。
[0014]一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，由于是采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，其低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900°C溫度下燒結(jié)而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩(wěn)定性，由于結(jié)構(gòu)采用三維立體集成和多層折疊結(jié)構(gòu)以及外表面金屬屏蔽實(shí)現(xiàn)接地和封裝，從而使體積大幅減小。
[0015]本發(fā)明一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器的尺寸僅為4mmX3.5mmX0.45mm，其性能可從圖2、圖3看出，通帶帶寬為22.9GHz"23.5GHz，通帶內(nèi)最小插入損耗為2.35dB,輸入端口回波損耗均優(yōu)于20dB，上邊帶抑制優(yōu)于45dB，下邊帶抑制優(yōu)于30dB，輸入輸出端口駐波比優(yōu)于1.2。該濾波器與其他現(xiàn)有濾波器相比，其相對(duì)帶寬更窄。
【權(quán)利要求】
1.一種由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，其特征在于:包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口(P1)、輸入電感(Lin)、第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(U1)、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線(U3)、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)、輸出電感(Lout)、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口(P2);上述組成部分均放置在長(zhǎng)方體介質(zhì)基板內(nèi)，開口環(huán)帶狀線通過矩形環(huán)開缺口實(shí)現(xiàn)；各諧振環(huán)均在同一平面，其中輸入電感(Lin)通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口(Pl)連接，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(Ul)與輸入電感(Lin)連接，其開口位置位于介質(zhì)基板中心點(diǎn)方向的右邊帶，第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(Ul)平行放置，其開口位置位于介質(zhì)基板邊緣方向的左邊帶，第三級(jí)開口環(huán)帶狀線(U3)與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)平行放置，且位于第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(Ul)的對(duì)角位置，其開口位置與第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)位置對(duì)稱，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)與第三級(jí)開口環(huán)帶狀線(U3)水平放置，且位于第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)的對(duì)角位置，其開口位置與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(Ul)對(duì)稱，第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(U1)、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線(U3)、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)以介質(zhì)基板中心為原點(diǎn)對(duì)稱分布，第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)與輸出電感(Lout)連接,輸出電感(Lout)通過金屬柱與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口(P2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，其特征在于:包括共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸入端口(P1)、輸入電感(Lin)、第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(U1)、第二級(jí)開口環(huán)帶狀線(U2)、第三級(jí)開口環(huán)帶狀線(U3)、第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)、輸出電感(Lout)、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的50歐姆阻抗輸出端口(P2)和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，其中開口環(huán)帶狀線形狀可為方形、圓形或三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由開口環(huán)帶狀線實(shí)現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)帶通濾波器，其特征在于:輸入端口(P1)、輸出端口(P2)均由共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，輸入端口(Pl)通過輸入電感(Lin)與第一級(jí)開口環(huán)帶狀線(Ul)連接，輸出端口(P2)通過輸出電感(Lout)與第四級(jí)開口環(huán)帶狀線(U4)連接。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK103985930SQ201410197050
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】陳相治, 李雁, 朱丹, 羅鳴, 戴永勝, 潘航, 李永帥, 許心影, 楊茂雅, 周圍, 周衍芳, 張超 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)