一種中心頻率可調(diào)的帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，特別涉及一種由LTCC工藝制成的小尺寸獨石型中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，可應(yīng)用于頻率選擇性要求較高的雷達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前雷達(dá)系統(tǒng)中濾波電路對濾波器的要求非常高，既要保證在通帶頻率有足夠低的插損，又要在通帶邊緣有足夠大的抑制，還有諸如溫度穩(wěn)定性等可靠性方面的要求，同時尺寸還要足夠小，以便電路板上能容納其他數(shù)量眾多的不同頻段的濾波器以及其他元件。
[0003]現(xiàn)有的濾波器類型按制程主要有LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫共燒陶瓷)濾波器、SAW(聲表面波)濾波器、腔體濾波器、開關(guān)電容濾波器等，其中能滿足小型化要求的主要是LTCC濾波器和SAW濾波器。
[0004]其中LTCC濾波器有如下優(yōu)點:
[0005]1、陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據(jù)配料的不同，LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動，配合使用高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料，有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)，增加了電路設(shè)計的靈活性；
[0006]2、可以適應(yīng)大電流及耐高溫要求，并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計，可靠性高，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境，延長了其使用壽命;
[0007]3、可以制作層數(shù)很高的電路基板，并可將多個無源元件埋入其中，免除了封裝組件的成本，在層數(shù)很高的三維電路基板上，實現(xiàn)無源和有源的集成，有利于提高電路的組裝密度，進(jìn)一步減小體積和重量；
[0008]4、非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝，便于成品制成前對每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查，有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低成本；
[0009]5、節(jié)能、節(jié)材、綠色、環(huán)保已經(jīng)成為元件行業(yè)發(fā)展勢不可擋的潮流，LTCC也正是迎合了這一發(fā)展需求，最大程度上降低了原料，廢料和生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染。
[0010]LTCC以其優(yōu)異的電子、機械、熱力性能已成為未來電子元件集成化、模組化的首選方式。但正是由于其獨石型的結(jié)構(gòu)一體化的封裝，在帶來良好的可靠性的同時，將內(nèi)部電氣結(jié)構(gòu)完全固化，對應(yīng)的電氣響應(yīng)也完全固化，這既是其可靠性穩(wěn)定的優(yōu)點，也在一定環(huán)境中成為了不足之處。比如生產(chǎn)過程中的工藝波動，導(dǎo)致整批產(chǎn)品中心頻率偏移，雖然偏移幾十MHz不算多，但對于雷達(dá)濾波電路的要求來說就差之毫厘失之千里了，由于LTCC制程不可逆，產(chǎn)品整批報廢不可避免。又如客戶應(yīng)用環(huán)境變化，電路板布局變化等導(dǎo)致濾波器上板后周圍電氣環(huán)境變化，濾波器中心頻率偏差，此時也無法再調(diào)整頻率。
[0011]目前許多研宄將多種不同的調(diào)節(jié)器件用于可調(diào)中心頻率的帶通濾波器設(shè)計，其中有幾種典型方法。第一種是用變?nèi)荻O管來改變諧振器的長度從而改變諧振頻率，第二種是采用PIN 二極管結(jié)構(gòu)來設(shè)計可調(diào)帶通濾波器，第三種是采用鐵氧體元件來設(shè)計可調(diào)濾波器。這幾種方法都需要引入額外元件，并且還需組裝到LTCC濾波器上，增加了制程復(fù)雜性，并且無法小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的主要目的在于提出一種中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于需要增加額外元件來實現(xiàn)中心頻率可調(diào)導(dǎo)致的制程復(fù)雜且濾波器無法小型化的技術(shù)冋題。
[0013]本發(fā)明提供以下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0014]一種中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，包括陶瓷基體，具有上表面和下表面，所述陶瓷基體內(nèi)部由上至下依次設(shè)有上層接地電極、上層諧振器、下層諧振器、交叉耦合層和下層接地電極；所述上表面和/或所述下表面上設(shè)有可調(diào)電極，所述可調(diào)電極與所述上層諧振器或所述下層諧振器電連接，并且，所述可調(diào)電極與所述上層接地電極、所述下層接地電極和所述交叉耦合層均絕緣，所述可調(diào)電極具有可調(diào)節(jié)的面積，從而通過改變所述可調(diào)電極的面積能夠?qū)崿F(xiàn)對所述帶通濾波器的中心頻率的調(diào)整。本發(fā)明通過在陶瓷基體的表面設(shè)置可調(diào)電極，并將可調(diào)電極與諧振器電連接，使得可調(diào)電極與上層接地電極之間存在一定的電容量，通過改變可調(diào)電極的面積，即可改變對地電容，進(jìn)而調(diào)整濾波器的中心頻率。在本方案中，可調(diào)電極的面積改變實現(xiàn)起來工藝難度小，不需要對濾波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并且不需要引入其他元器件，即可實現(xiàn)中心頻率的調(diào)整，使得中心頻率本不符合要求的產(chǎn)品能夠很容易變成合格品，大大地降低了成本。
[0015]優(yōu)選地，所述可調(diào)電極通過金屬導(dǎo)體與所述上層諧振器或所述下層諧振器電連接。
[0016]優(yōu)選地，所述可調(diào)電極設(shè)于所述陶瓷基體的所述上表面上，并通過所述金屬導(dǎo)體與所述上層諧振器電連接。將可調(diào)電極設(shè)于陶瓷基體的上表面，并與上層諧振器連接，在工藝上更易實現(xiàn)。
[0017]優(yōu)選地，所述金屬導(dǎo)體為一端連接所述可調(diào)電極，另一端連接所述上層諧振器的實心或空心的柱體；所述上層接地電極上設(shè)有供所述金屬導(dǎo)體穿過的通孔，用以避免所述金屬導(dǎo)體與所述上層接地電極導(dǎo)通。將金屬導(dǎo)體完全設(shè)置于陶瓷基體內(nèi)部，以盡可能減小對濾波器的外形尺寸的影響。
[0018]優(yōu)選地，所述可調(diào)電極包括多條導(dǎo)線以及多個電極片，所述導(dǎo)線用于將所述電極片通過所述金屬導(dǎo)體電連接至所述上層諧振器或所述下層諧振器；通過打斷所述導(dǎo)線來減少與所述金屬導(dǎo)體電連接的所述電極片，以使所述帶通濾波器的中心頻率往高頻移動；通過連接所述導(dǎo)線來增加與所述金屬導(dǎo)體電連接的所述電極片，以使所述帶通濾波器的中心頻率往低頻移動。接通和打斷導(dǎo)線在工藝上易于實現(xiàn)，并且操作時不易破壞濾波器本身。
[0019]優(yōu)選地，所述可調(diào)電極還包括連接部，各所述導(dǎo)線通過所述連接部與所述金屬導(dǎo)體電連接。
[0020]優(yōu)選地，所述上層諧振器所述下層諧振器各包括多個子諧振器，所述可調(diào)電極包括多組子電極，所述上層諧振器或所述下層諧振器的每個所述子諧振器與一組所述子電極電連接。
[0021]優(yōu)選地，所述上層諧振器和所述下層諧振器為帶狀線諧振器。
[0022]采用本發(fā)明提供的帶通濾波器方案，在LTCC濾波器制作完成后，測量濾波器的中心頻率，如果中心頻率偏低，則可以減小可調(diào)電極的面積來使中心頻率往高頻移，反之，如果測量顯示中心頻率偏高，則可以增大可調(diào)電極的面積，來使中心頻率往低頻移動。本發(fā)明的帶通濾波器，制造工藝簡單，調(diào)整中心頻率的操作簡便，而且精度較高，可大幅提升高精度要求的LTCC濾波器的合格率水平，并且由于無需引入額外元器件，尺寸可小型化。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的帶通濾波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例1提供的一種帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是實施例1的可調(diào)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是圖2的帶通濾波器的等效電路圖；
[0027]圖5是實施例2的可調(diào)電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]本發(fā)明的【具體實施方式】提供一種如圖1所示的中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，同時參考圖2，該帶通濾波器包括陶瓷基體10，陶瓷基體優(yōu)選地為長方體形狀，具有上表面1a和下表面10b，四個側(cè)面中，其中兩個相對的側(cè)面上分別包覆有接地端電極11，另外兩個相對的側(cè)面上分別設(shè)有輸入端電極12和輸出端電極13 ;陶瓷基體10內(nèi)部由上而下依次設(shè)有上層接地電極14a、上層諧振器15a、下層諧振器15b、交叉耦合層16和下層接地電極14b，其中上層諧振器15a和下層諧振器15b分別連接到一個接地端電極上，諧振器優(yōu)選地是帶狀線諧振器(具有一定長度和寬度)，即帶狀線諧振器一端接地、另一端懸空，其本身具有一定的本征諧振頻率。在陶瓷基體10的上表面1a和/或下表面(1b)上設(shè)有可調(diào)電極20，可調(diào)電極20與上層諧振器15a或下層諧振器15b電連接，也就是說，可調(diào)電極20可以僅設(shè)置于上表面1a或下表面10b，也可以在上表面10a、下表面1b上同時設(shè)置有可調(diào)電極20，可調(diào)電極20不可同時與上層諧振器15a和下層諧振器15b同時電性連通。并且，可調(diào)電極20與上層接地電極14a、下層接地電極14b和交叉耦合層16均是絕緣的，本帶通濾波器中，通過改變可調(diào)電極20的面積可以調(diào)整帶通濾波器的中心頻率。
[0030]在具體的實施例中，可調(diào)電極20通過金屬導(dǎo)體30實現(xiàn)與上層諧振器15a或下層諧振器15b的電連接。金屬導(dǎo)體30例如可以是一個柱體，例如銀電極漿料制作的空心柱體或?qū)嵭闹w，該可導(dǎo)電的柱體上端與可調(diào)電極20連接，下端與上層諧振器15a或下層諧振器15b連接。
[0031]如圖2和圖3所示，可調(diào)電極20包括多段導(dǎo)線22和多個電極片21，導(dǎo)線22用于將電極片21與金屬導(dǎo)體30連通，從而實現(xiàn)電極片21與上層諧振器15a或下層諧振器15b的電連接。因此，如果制備得到的帶通濾波器的中心頻率偏低，則通過打斷導(dǎo)線22可以減少與金屬導(dǎo)體30電連接的電極片的面積，即減小了與上層諧振器15a(或下層諧振器15b)電連接的面積，由于電極片原先是與上層諧振器15a(或下層諧振器15b)電連接，在斷開后，相當(dāng)于上層諧振器15a(或下層諧振器15b)對地的電容減小，從而使得帶通濾波器的中心頻率往高頻移動；反之，如果制備得到的帶通濾波器的中心頻率偏高，通過將原本沒有連接的導(dǎo)線22接通后，可以增加與金屬導(dǎo)體30電連接的電極片的面積，相當(dāng)于上層諧振器15a(或下層諧振器15b)對地的電容增大，從而使得帶通濾波器的中心頻率往低頻移動。
[0032]實施例1
[0033]本實施例提供一種如圖2所示的中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，參考圖1，本實施例的帶通濾波器中，可調(diào)電極20是設(shè)置于上表面1a上，并且，為了使制作工藝更簡單，將可調(diào)電極20避開上層接地電極14a而電連接到上層諧振器15a。在制作時，可以在上表面1a上設(shè)置一個標(biāo)記點M，以方便將可