超高頻波段ltcc雙通帶濾波器組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，由兩種超高頻波段的帶通濾波器及匹配電路組成。其功能主要由兩種并聯(lián)微波濾波器實現(xiàn)。兩種微波濾波器結(jié)構(gòu)采用LTCC工藝技術(shù)實現(xiàn)。本發(fā)明具有體積小、耐高溫、低成本、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于GSM通信系統(tǒng)、軍用雷達、跟蹤接收機、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等衛(wèi)星通信，對電性能、材料一致性、熱機械性、溫度穩(wěn)定性、工藝性及抗干擾性等高要求的系統(tǒng)與設(shè)備。
【專利說明】
超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及濾波器，具體是一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信事業(yè)的迅猛發(fā)展，電子元件集成化、模組化、高性能、低成本已經(jīng)成為國內(nèi)外射頻領(lǐng)域的發(fā)展方向，同時隨著現(xiàn)代高頻通信系統(tǒng)需要多功能接收子系統(tǒng)來獲得寬帶以支持多頻段，迫切需要一種能對輻射干擾的高頻信號有較大衰減的濾波器，以及為了增加保密性，能夠隨時迅速改變接收機的中心頻率的濾波器，這也對微波濾波器的綜合性能提出了更高的要求。這種雙通帶濾波器的主要指標(biāo)有:通帶插入損耗、通帶回波損耗、矩形系數(shù)、時延頻率特性、阻帶衰減、通帶電壓駐波比、品質(zhì)因數(shù)等。雙通帶濾波器可以吸收掉不需要混頻段信號，將所需要的兩種不同頻段的信號同時輸出。而其加工工藝有很多種類，近年來國內(nèi)外大多采用的是低溫共燒陶瓷技術(shù)。
[0003]低溫共燒陶瓷(LTCC)是近年發(fā)展起來的整合組件技術(shù)，已經(jīng)成為無源集成的主流技術(shù)，成為無源元件領(lǐng)域的發(fā)展方向。其采用多層陶瓷技術(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。利用LTCC制備片式無源集成器件和模塊有許多優(yōu)點，陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻高品質(zhì)特性，使用電導(dǎo)率高的金屬材料作為導(dǎo)體，有利于系統(tǒng)的品質(zhì)因子，也可適應(yīng)大電流及耐高溫的要求，其可將無源組件埋入多層電路基板，有利于提高系統(tǒng)組裝密度，易于實現(xiàn)多層布線與封裝一體化結(jié)構(gòu)，可提高可靠性、耐高溫、高濕等惡劣環(huán)境，采用非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝，便于基板燒成前對每一層布線和互聯(lián)通孔進行質(zhì)量檢測，降低成本。由于LTCC技術(shù)具有三維立體集成優(yōu)勢，在微波頻段被廣泛用來制造各種微波無源元件，實現(xiàn)無源元件的高度集成?；贚TCC工藝的疊層技術(shù)，可以實現(xiàn)三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有隔離度好、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，利用其三維集成結(jié)構(gòu)特點，可以實現(xiàn)雙通帶濾波器。該雙通帶在解決了濾波器小型化問題的同時，兩通帶的性能也有良好的保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種由帶狀線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)體積小、耐高溫、低成本、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好的雙通帶濾波器。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，其結(jié)構(gòu)由兩種并聯(lián)的SHF波段的微波濾波器與帶狀線匹配電路組成，兩個微波濾波器與公共端均由帶狀線連接。
[0006]第一微波濾波器包括50歐姆阻抗第一輸入端口、第一輸入電感、第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第一輸出電感、第一 Z形級間耦合帶狀線、50歐姆阻抗第一輸出端口和接地端。其中，每個諧振器的組成相同，均由線圈與電容并聯(lián)而成，線圈的一端與電容的一端相連，線圈的另一端與電容的另一端分別接地。第一線圈、第二線圈、第三線圈、第四線圈均為兩層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)。50歐姆阻抗第一輸入端口與第一輸入電感的一端連接，第一輸入電感的另一端與第一諧振器的第一線圈和第一電容相連接，50歐姆阻抗第一輸出端口與第一輸出電感的另一端連接，第一輸出電感的一端與第四諧振器的第四線圈和第四電容相連接，第一 Z形級間耦合帶狀線位于四個諧振器之上。
[0007]第二微波濾波器包括50歐姆阻抗第二輸入端口、第二輸入電感、第一級并聯(lián)諧振單元、第二級并聯(lián)諧振單元、第三級并聯(lián)諧振單元、第四級并聯(lián)諧振單元、第五級并聯(lián)諧振單元、第六級并聯(lián)諧振單元、第二輸出電感、第二 Z形級間耦合帶狀線、50歐姆阻抗第二輸出端口和接地端。各級并聯(lián)諧振單元均由兩層平行帶狀線組成并按一定距離擺放，一二級諧振間的距離與五六級諧振間的距離相等，二三級諧振間的距離與四五級諧振間的距離相等，第一層由第一帶狀線、第四帶狀線、第七帶狀線、第十帶狀線、第十三帶狀線、第十六帶狀線組成，第二層由第二帶狀線、第五帶狀線、第八帶狀線、第十一帶狀線、第十四帶狀線、第十七帶狀線組成，第三層由第三帶狀線、第六帶狀線、第九帶狀線、第十二帶狀線、第十五帶狀線、第十八帶狀線組成，其中，50歐姆阻抗第二輸入端口與第二輸入電感的一端連接，第一級并聯(lián)諧振單元的第二層的第二帶狀線與第二輸入電感的另一端連接，第六級并聯(lián)諧振單元的第二層的第十七帶狀線與第二輸出電感的一端連接，50歐姆阻抗第二輸出端口與第二輸出電感的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下方。每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線兩端均接地，第一接地電容，一端接地，一端開路，第二接地電容，一端接地，一端開路。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:LTCC是本發(fā)明所采用的加工工藝，它所具備的一致性好、精度高、體積小、成本低、可靠性高、溫度穩(wěn)定性好、電性能高等優(yōu)點是其他加工工藝所不具備的。本發(fā)明具有體積小、耐尚溫、低成本、尚品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性尚、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0009]圖1(a)是本發(fā)明超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組的外形結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(b)是本發(fā)明超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組的第一微波濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(c)是本發(fā)明超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組的第二微波濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組的輸出端口的插入損耗曲線。
[0011]圖3是本發(fā)明超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組的輸入端口的回波損耗曲線。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0013]結(jié)合圖1 (a)、(b)、(c)，本發(fā)明一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，該雙通帶濾波器的第一微波濾波器(Fl)包括50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)、第一輸入電感(Linl)、第一諧振器(L1、C1)、第二諧振器(L2、C2)、第三諧振器(L3、C3)、第四諧振器(L4、C4)、第一輸出電感(Loutl)、第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)和接地端。
[0014]其中，第一諧振器(由L1、C1構(gòu)成)，第一線圈(LI)的一端與第一電容(Cl)的一端相連，第一線圈(LI)的另一端與第一電容(Cl)的另一端分別接地；第二諧振器(由L2、C2構(gòu)成)，第二線圈(L2)的一端與第二電容(C2)的一端相連，第二線圈(L2)的另一端與第二電容(C2)的另一端分別接地;第三諧振器(由L3、C3構(gòu)成)，第三線圈(L3)的一端與第三電容(C3)的一端相連，第三線圈(L3)的另一端與第三電容(C3)的另一端分別接地；第四諧振器(由L4、C4構(gòu)成)，第四線圈(L4)的一端與第四電容(C4)的一端相連，第四線圈(L4)的另一端與第四電容(C4)的另一端分別接地;第一線圈(LI)、第二線圈(L2)、第三線圈(L3)、第四線圈(L4)均為兩層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)。50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)與第一輸入電感(Linl)的一端連接，第一輸入電感(Linl)的另一端與第一線圈(LI)和第一電容(Cl)相連接，50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)與第一輸出電感(LoutI)的另一端連接，第一輸出電感(LoutI)的一端與第四線圈(L4)和第四電容(C4)相連接，第一 Z形級間耦合帶狀線(Zl)位于第一諧振器(L1、Cl)、第二諧振器(L2、C2 )、第三諧振器(L3、C3 )、第四諧振器(L4、C4 )之上。
[0015]第二微波濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯(lián)諧振單元(由111、1^1、1^1構(gòu)成)、第二級并聯(lián)諧振單元(由1^2、1^2丄32構(gòu)成)、第三級并聯(lián)諧振單元(由L13、L23、L33構(gòu)成)、第四級并聯(lián)諧振單元(由L14、L24、L34構(gòu)成)、第五級并聯(lián)諧振單元(由L15、L25、L35構(gòu)成)、第六級并聯(lián)諧振單元(由L16、L26、L36構(gòu)成)、第二輸出電感(Lout2)、第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)、50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)和接地端。
[0016]各級并聯(lián)諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一層由第一帶狀線(L11)、第四帶狀線(L12)、第七帶狀線(L13)、第十帶狀線(L14)、第十三帶狀線(L15)、第十六帶狀線(L16)組成，第二層由第二帶狀線(L21)、第五帶狀線(L22)、第八帶狀線(L23)、第十一帶狀線(L24)、第十四帶狀線(L25)、第十七帶狀線(L26)組成，第三層由第三帶狀線(L31)、第六帶狀線(L32)、第九帶狀線(L33)、第十二帶狀線(L34)、第十五帶狀線(L35)、第十八帶狀線(L36)組成。
[0017]其中，50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)與第二輸入電感(Lin2)的一端連接，第二輸入電感(Lin2)的另一端與第一級并聯(lián)諧振單元(L11、L21、L31)的第二層的第二帶狀線(L21)連接，第二輸出電感(Lout2)的一端與第六級并聯(lián)諧振單元(L16、L26、L36)的第二層的第十七帶狀線(L26)連接，50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)與第二輸出電感(Lout2)的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯(lián)諧振單元的下方。
[0018]每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)兩端均接地。
[0019]結(jié)合圖1(&)、(13)、(0)，50歐姆阻抗輸入端口(？1、？3)、50歐姆阻抗輸出端口(？2、卩4)、輸入電感(1^111、1^112)、輸出電感(1^0此1、1^0此2)、電容((:1、02工3、04)、線圈(1^、1^、L3、L4)、第一級并聯(lián)諧振單元(L11、L21、L31)、第二級并聯(lián)諧振單元(L12、L22、L32)、第三級并聯(lián)諧振單元(L13、L23、L33)、第四級并聯(lián)諧振單元(L14、L24、L34)、第五級并聯(lián)諧振單元(L15、L25、L35)、Z形級間耦合帶狀線(Z1、Z2)接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現(xiàn)。
[0020]—種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，由于采用多層LTCC工藝實現(xiàn)，所以具有非常高的溫度穩(wěn)定性、一致性，并且還具有一定強度的生帶。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現(xiàn)接地和封裝。
[0021]本發(fā)明一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組中兩個微波濾波器的尺寸分別為為3.2mmX4.5mmX 1.5mm和3.4mmX4.5mmX 1.2mm。其性能可從圖2、圖3看出，第一微波濾波器的通帶范圍為1.03GHz?1.53GHz，輸入端口回波損耗達到13dB，輸出端口插入損耗達到
1.9dB，第二微波濾波器的通帶范圍為2.09GHz?3.03GHz，輸入端口回波損耗達到8.7dB，輸出端口插入損耗達到2.2dB。兩種頻率段信號同時輸出。
【主權(quán)項】
1.一種超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，其特征在于:包括兩種不同的SHF波段的微波濾波器電路，兩個微波濾波器與公共端均由帶狀線連接； 第一微波濾波器(Fl)包括50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)、第一輸入電感(Linl)、第一諧振器(L1、C1)、第二諧振器(L2、C2)、第三諧振器(L3、C3)、第四諧振器(L4、C4)、第一輸出電感(Loutl)、第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)和接地端； 其中，每個諧振器的組成相同，均由線圈與電容并聯(lián)而成，線圈的一端與電容的一端相連，線圈的另一端與電容的另一端分別接地，線圈(L1、L2、L3、L4)均為兩層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，電容((:1、02工3、04)均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)； 50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl )與第一輸入電感(Linl )的一端連接，第一輸入電感(Linl)的另一端與第一線圈(LI)和第一電容(Cl)相連接，50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)與第一輸出電感(Loutl)的另一端連接，第一輸出電感(Loutl)的一端與第四線圈(L4)和第四電容(C4)相連接，第一 Z形級間耦合帶狀線(Zl)位于四個諧振器之上； 第一輸入端口( PI)為信號的輸入端口，輸入信號經(jīng)由第一輸入電感(Lin I)傳輸?shù)降谝痪€圈(LI)，經(jīng)過第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第一 Z形級間耦合帶狀線(Zl)的電磁親合，傳輸?shù)降谒木€圈(L4)，經(jīng)由第一輸出電感(LoutI)，在第一輸出端口(P2)輸出; 第二微波濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯(lián)諧振單元(111、1^1丄31)、第二級并聯(lián)諧振單元(1^1丄22、1^3)、第三級并聯(lián)諧振單元(1^1丄32丄33)、第四級并聯(lián)諧振單元(1^1丄42丄43)、第五級并聯(lián)諧振單元(1^1丄52、L53)、第六級并聯(lián)諧振單元(L61、L62、L63)、第二輸出電感(Lout2)、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)、第二Z形帶狀線(Z2)、50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)和接地端； 各級并聯(lián)諧振單元均由兩層平行帶狀線組成并按一定距離擺放，一二級諧振間的距離與五六級諧振間的距離相等，二三級諧振間的距離與四五級諧振間的距離相等，第一層由第一帶狀線(L11)、第四帶狀線(L12)、第七帶狀線(L13)、第十帶狀線(L14)、第十三帶狀線(L15)、第十六帶狀線(L16)組成； 第二層由第二帶狀線(L21)、第五帶狀線(L22)、第八帶狀線(L23)、第十一帶狀線(L24)、第十四帶狀線(L25)、第十七帶狀線(L26)組成； 第三層由第三帶狀線(L31)、第六帶狀線(L32)、第九帶狀線(L33)、第十二帶狀線(L34)、第十五帶狀線(L35)、第十八帶狀線(L36)組成； 其中，50歐姆阻抗的第二輸入端口(P3)與第二輸入電感(Lin2)的一端連接，第二輸入電感(Lin2)的另一端與第二帶狀線(L21)連接，第十七帶狀線(L26)與第二輸出電感(Lout2)的一端連接，50歐姆阻抗的第二輸出端口(P4)與第二輸出電感(Lout2)的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯(lián)諧振單元的下方； 每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)兩端均接地； 帶狀線匹配電路的帶狀線的一端與第一濾波器的第一輸入端口(Pl)相連接，另一個帶狀線的一端與第二濾波器的第二輸入端口(P3)相連接； 輸入信號經(jīng)過帶狀線傳輸?shù)降诙斎攵丝?P3)，經(jīng)由第二輸入電感(Lin2)傳輸?shù)降诙罹€(L21)，經(jīng)過第一級并聯(lián)諧振單元、第二級并聯(lián)諧振單元、第三級并聯(lián)諧振單元、第四級并聯(lián)諧振單元、第五級并聯(lián)諧振單元、第六級并聯(lián)諧振單元、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)，傳輸?shù)降谑邘罹€(L26)，經(jīng)由第二輸出電感(Lout2)，在第二輸出端口(P4)輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻波段LTCC雙通帶濾波器組，其特征在于:50歐姆阻抗輸入端口(P1、P3)、50歐姆阻抗輸出端口(P2、P4)、輸入電感(Linl、Lin2)、輸出電感(Loutl、1^0此2)、電容(C1、C2,C3、C4)、線圈(L1、L2、L3、L4)、第一級并聯(lián)諧振單元(L11、L21、L31)、第二級并聯(lián)諧振單元(L12、L22、L32)、第三級并聯(lián)諧振單元(L13、L23、L33)、第四級并聯(lián)諧振單元(L14、L24、L34)、第五級并聯(lián)諧振單元(L15、L25、L35)、第六級并聯(lián)諧振單元(L16、L26、L36 )、Z形級間耦合帶狀線(Zl、Z2 )、接地端均采用LTCC工藝實現(xiàn)。
【文檔編號】H01P1/203GK105896003SQ201610383053
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】王鑫, 孫超, 戴永勝
【申請人】南京理工大學(xué)