S波段多零點低插損微型腔體濾波器的製作方法
2023-09-20 02:56:45 2
專利名稱：S波段多零點低插損微型腔體濾波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種濾波器，特別是一種S波段多零點低插損微型腔體濾波器。
背景技術：
隨著微波毫米波通信、雷達等系統的發展，尤其是移動手持式無線通信終端、單兵衛星移動通信終端、軍用與民用多模多路通信系統終端、機載、彈載、宇航通信系統中微波毫米波通信模塊的不斷小型化，帶通濾波器作為相應波段接收和發射支路中的關鍵電子部件，多零點低插損微型腔體濾波器是其一個重要的發展方向。描述這種部件性能的主要技術指標有:通帶工作頻率範圍、阻帶頻率範圍、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、插入相移和時延頻率特性、溫度穩定性、體積、重量、可靠性等。用常規方法設計的濾波器，如髮夾型濾波器結構、諧振腔濾波器結構和同軸線濾波器結構等均存在體積和插入損耗較大的缺點，對於要求苛刻的應用場合往往無法使用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種體積小、重量輕、可靠性高、電性能優異、結構簡單、成品率高、批量一致性好、造價低、溫度性能穩定、相位頻率特性線性變化的S波段多零點低插損微型腔體濾波器。實現本發明目的的技術方案是:一種S波段多零點低插損微型腔體濾波器，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠、輸入電感、由第一電感和第一電容並聯而成的第一級並聯諧振單元、第一耦合電感、由第二電感和第二電容並聯而成的第二級並聯諧振單元、第二耦合電感、由第三電感和第三電容並聯而成的第三級並聯諧振單元、第三耦合電感、由第四電感和第四電容並聯而成的第四級並聯諧振單元、交叉耦合電容、輸出電感、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠和接地端；輸入埠與輸入電感連接，輸出埠與輸出電感連接，該輸出電感與輸入電感之間並聯第一級 並聯諧振單元、第二級並聯諧振單元、第三級並聯諧振單元和第四級並聯諧振單元，在第一級並聯諧振單元與第二級並聯諧振單元之間串聯第一耦合電感；第二級並聯諧振單元與第三級並聯諧振單元之間串聯第二耦合電感；第三級並聯諧振單元與第四級並聯諧振單元之間串聯第三耦合電感；交叉耦合電容的一端與輸入電感、第一級並聯諧振單元、第一耦合電感的公共端相連接，另一端與輸出電感、第四級並聯諧振單元、第三耦合電感的公共端相連接；所述的第一級並聯諧振單元、第二級並聯諧振單元、第三級並聯諧振單元和第四級並聯諧振單元的另一端分別接地。本發明與現有技術相比，由於本發明採用低損耗低溫共燒陶瓷材料和三維立體集成以及圓柱形腔體實現並聯諧振單元和電磁耦合電路，所帶來的顯著優點是:(1)通帶內損耗低；(2)Q值高；(3)體積小、重量輕、可靠性高；(4)電性能優異，相位頻率特性線性變化；(5)電性能溫度穩定性高；(6)電路實現結構簡單；(7)電性能一致性好，可實現大批量生產；(8)成本低；(9)使用安裝方便，可以使用全自動貼片機安裝和焊接；(10)特別適用於火箭、機載、彈載、宇宙飛船、單兵移動通信終端等無線通信手持終端中，以及對體積、重量、性能、可靠性有苛刻要求的通信系統中。
圖1是本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器的電原理圖。圖2是本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器的外形及內部結構示意圖。圖3是本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器主要性能仿真結果曲線。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。結合圖1，本發 明是一種S波段多零點低插損微型腔體濾波器，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠 P1、輸入電感Lin、由第一電感LI和第一電容Cl並聯而成的第一級並聯諧振單元L1C1、第一耦合電感L12、由第二電感L2和第二電容C2並聯而成的第二級並聯諧振單元L2C2、第二耦合電感L23、由第三電感L3和第三電容C3並聯而成的第三級並聯諧振單元L3C3、第三耦合電感L34、由第四電感L4和第四電容C4並聯而成的第四級並聯諧振單元L4C4、交叉耦合電容C14、輸出電感Lout、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2和接地端；輸入埠 Pl與輸入電感Lin連接，輸出埠 P2與輸出電感Lout連接，該輸出電感Lout與輸入電感Lin之間並聯第一級並聯諧振單元L1C1、第二級並聯諧振單元L2C2、第三級並聯諧振單元L3C3和第四級並聯諧振單元L4C4，在第一級並聯諧振單元LlCl與第二級並聯諧振單元L2C2之間串聯第一耦合電感L12 ;第二級並聯諧振單元L2C2與第三級並聯諧振單元L3C3之間串聯第二耦合電感L23 ;第三級並聯諧振單元L3C3與第四級並聯諧振單元L4C4之間串聯第三耦合電感L34 ;交叉耦合電容C14的一端與輸入電感Lin、第一級並聯諧振單元L1C1、第一耦合電感L12的公共端相連接，另一端與輸出電感Lout、第四級並聯諧振單元L4C4、第三耦合電感L34的公共端相連接；所述的第一級並聯諧振單元L1C1、第二級並聯諧振單元L2C2、第三級並聯諧振單元L3C3和第四級並聯諧振單元L4C4的另一端分別接地。結合圖2，本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器，表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠 P1、輸入電感Lin、第一級並聯諧振單元L1C1、第一耦合電感L12、第二級並聯諧振單元L2C2、第二耦合電感L23、第三級並聯諧振單元L3C3、第三耦合電感L34、第四級並聯諧振單元L4C4、交叉耦合電容C14、輸出電感Lout、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2和接地端均採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現，其中輸入電感Lin、輸出電感Lout均採用分布參數的帶狀線實現，第一級並聯諧振單元LlCl的電感L1、第二級並聯諧振單元L2C2的電感L2、第三級並聯諧振單元L3C3的電感L3、第四級並聯諧振單元L4C4的電感L4均採用分布參數圓柱形腔體結構實現，第一級並聯諧振單元LlCl的電容Cl、第二級並聯諧振單元L2C2的電容C2、第三級並聯諧振單元L3C3的電容C3、第四級並聯諧振單元L4C4的電容C4、交叉耦合電容C14均採用介質平板電容實現；第一耦合電感L12採用第一併聯諧振單元LlCl和第二並聯諧振單元L2C2之間空間耦合和分布參數電感實現；第二耦合電感L23採用第二並聯諧振單元L2C2和第三並聯諧振單元L3C3之間空間耦合和分布參數電感實現；第三耦合電感L34採用第三並聯諧振單元L3C3和第四並聯諧振單元L4C4之間空間耦合和分布參數電感實現。
本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器，第一級並聯諧振單元L1C1、第二級並聯諧振單元L2C2、第三級並聯諧振單元L3C3、第四級並聯諧振單元L4C4均採用分布參數圓柱形腔體耦合結構實現，其中第一級並聯諧振單元LlCl的電感LI的一端、第二級並聯諧振單元L2C2的電感L2的一端、第三級並聯諧振單元L3C3的電感L3的一端、第四級並聯諧振單元L4C4的電感L4的一端分別接地，另一端分別與對應的第一級並聯諧振單元LlCl的電容Cl的一端、第二級並聯諧振單元L2C2的電容C2的一端、第三級並聯諧振單元L3C3的電容C3的一端、第四級並聯諧振單元L4C4的電容C4的一端相連，第一級並聯諧振單元LlCl的電容Cl的另一端、第二級並聯諧振單元L2C2的電容C2的另一端、第三級並聯諧振單元L3C3的電容C3的另一端、第四級並聯諧振單元L4C4的電容C4的另一端分別接地。本發明S波段多零點低插損微型腔體濾波器，其工作原理簡述如下:輸入的寬頻帶微波信號經輸入埠 Pl通過輸入電感Lin到達第一級並聯諧振單元L1C1、第一耦合電感L12、交叉耦合電容C14相連的公共端，在第一級並聯諧振單元LlCl諧振頻率附近的微波信號進入第一耦合電感L12和交叉耦合電容C14，其餘非第一併聯諧振單元LlCl諧振頻率附近的微波信號通過第一級並聯諧振單元LlCl中的第一電感LI和第一電容Cl接地，實現第一級濾波；濾波後的微波信號經過第一耦合電感L12到達第二級並聯諧振單元L2C2，在第二級並聯諧振單元L2C2諧振頻率附近的微波信號進入第二耦合電感L23中，其餘非第二級並聯諧振單元L2C2諧振頻率附近的微波信號通過第二級並聯諧振單元L2C2中的第二電感L2和第二電容C2接地，實現第二級濾波；濾波後的微波信號經過第二耦合電感L23到達第三級並聯諧振單元L3C3，在第三級並聯諧振單元L3C3諧振頻率附近的微波信號進入第三耦合電感L34中，其餘非第三級並聯諧振單元L3C3諧振頻率附近的微波信號通過第三級並聯諧振單元L3C3中的第三電感L3和第三電容C3接地，實現第三級濾波；經過第一級濾波、第一耦合電感L12、第二級濾波、第二耦合電感L23、第三級濾波、第三耦合電感L34的微波信號，在第四級並聯諧振單元L4C4諧振頻率附近的微波信號到達交叉耦合電容C14、輸出電感Lout相連的公共端，其餘非第四級並聯諧振單元L4C4諧振頻率附近的微波信號通過第四級並聯諧振單元L4C4中的第三電感L4和第三電容C4接地，實現第四級濾波；由於交叉耦合電容C14、第一耦合電感L12、第二耦合電感L23和第三耦合電感L34之間構成等效並聯諧振迴路，該並 聯諧振頻率附近的微波信號，因呈現高阻抗被抑制，形成交叉耦合零點，非該並聯諧振頻率附近的微波頻率信號通過輸出電感Lout接表面安裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2的一端；經過第一級濾波、第二級濾波、第三級濾波、第四級濾波、第一耦合電感L12、第二耦合電感L23、第三耦合電感L34、交叉耦合電容C14的寬頻帶微波信號，通過表面安裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2的另一端輸出，從而實現S波段多零點低插損微型腔體濾波器功能。S波段多零點低插損微型腔體濾波器由於是採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現，其低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900°C溫度下燒結而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩定性，由於結構採用三維立體集成和多層摺疊結構以及外表面金屬屏蔽實現接地和封裝，從而使體積大幅減小。S波段多零點低插損微型腔體濾波器實施體積為4.8mmX 4.2mmX 1.5mm。該濾波器中心頻率為3000兆赫茲，通帶內插入損耗均小於1.8分貝，在通帶的低端產生兩個零點，高端產生三個零點，具有良好的濾波器性能。
權利要求
1.一種S波段多零點低插損微型腔體濾波器，其特徵在於:包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠(Pl)、輸入電感(Lin)、由第一電感(LI)和第一電容(Cl)並聯而成的第一級並聯諧振單元(L1、C1)、第一耦合電感(L12)、由第二電感(L2)和第二電容(C2)並聯而成的第二級並聯諧振單元(L2、C2)、第二耦合電感(L23)、由第三電感(L3)和第三電容(C3)並聯而成的第三級並聯諧振單元(L3、C3)、第三耦合電感(L34)、由第四電感(L4)和第四電容(C4)並聯而成的第四級並聯諧振單元(L4、C4)、交叉耦合電容(C14)、輸出電感(Lout)、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠(P2)和接地端；輸入埠(Pl)與輸入電感(Lin)連接，輸出埠(P2)與輸出電感(Lout)連接,該輸出電感(Lout)與輸入電感(Lin)之間並聯第一級並聯諧振單元(L1、Cl)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)、第三級並聯諧振單元(L3、C3)和第四級並聯諧振單元(L4、C4)，在第一級並聯諧振單元(L1、C1)與第二級並聯諧振單元(L2、C2)之間串聯第一耦合電感(L12);第二級並聯諧振單元(L2、C2)與第三級並聯諧振單元(L3、C3)之間串聯第二耦合電感(L23);第三級並聯諧振單元(L3、C3)與第四級並聯諧振單元(L4、C4)之間串聯第三耦合電感(L34);交叉耦合電容(C14)的一端與輸入電感(Lin)、第一級並聯諧振單元(L1、Cl)、第一稱合電感(L12)的公共端相連接,另一端與輸出電感(Lout)、第四級並聯諧振單元(L4、C4)、第三耦合電感(L34)的公共端相連接；所述的第一級並聯諧振單元(L1、Cl)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)、第三級並聯諧振單元(L3、C3)和第四級並聯諧振單元(L4、C4)的另一端分別接地。
2.根據權利要求1所述的S波段多零點低插損微型腔體濾波器，其特徵在於:表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠(P1)、輸入電感(Lin)、第一級並聯諧振單元(L1、Cl)、第一耦合電感(L12)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)、第二耦合電感(L23)、第三級並聯諧振單元(L3、C3)、第三耦合電感(L34)、第四級並聯諧振單元(L4、C4)、交叉耦合電容(C14)、輸出電感(Lout)、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠(P2)和接地端均採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現，其中輸入電感(Lin)、輸出電感(Lout)均採用分布參數的帶狀線實現，第一級並聯諧振單元(L1、Cl)的電感(LI)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)的電感(L2)、第三級並聯諧振單元(L3、C3)的電感(L3)、第四級並聯諧振單元(L4、C4)的電感(L4)均採用分布參數圓柱形腔體結構實現，第一級並聯諧振單元(L1、C1)的電容(Cl)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)的電容(C2)、第三級並聯諧振單 元(L3、C3)的電容(C3)、第四級並聯諧振單元(L4、C4)的電容(C4)、交叉耦合電容(C14)均採用介質平板電容實現；第一耦合電感(L12)採用第一併聯諧振單元(L1、Cl)和第二並聯諧振單元(L2、C2)之間空間耦合和分布參數電感實現；第二耦合電感(L23)採用第二並聯諧振單元(L2、C2)和第三並聯諧振單元(L3、C3)之間空間耦合和分布參數電感實現；第三耦合電感(L34)採用第三並聯諧振單元(L3、C3)和第四並聯諧振單元(L4、C4)之間空間耦合和分布參數電感實現。
3.根據權利要求1或2所要求的S波段多零點低插損微型腔體濾波器，其特徵在於:第一級並聯諧振單元(L1、Cl)、第二級並聯諧振單元(L2、C2)、第三級並聯諧振單元(L3、C3)、第四級並聯諧振單元(L4、C4)均採用分布參數圓柱形腔體耦合結構實現，其中第一級並聯諧振單元(L1、Cl)的電感(LI)的一端、第二級並聯諧振單元(L2、C2)的電感(L2)的一端、第三級並聯諧振單元(L3、C3)的電感(L3)的一端、第四級並聯諧振單元(L4、C4)的電感(L4)的一端分別接地，另一端分別與對應的第一級並聯諧振單元(L1、C1)的電容(Cl)的一端、第二級並聯諧振單元(L2、C2)的電容(C2)的一端、第三級並聯諧振單元(L3、C3)的電容(C3)的一端、第四級並聯諧振單元(L4、C4)的電容(C4)的一端相連，第一級並聯諧振單元(LUCl)的電容(Cl)的另一端、第二級並聯諧振單元(L2、C2)的電容(C2)的另一端、第三級並聯諧振單元(L3、C3)的電容(C3)的另一端、第四級並聯諧振單元(L4、C4)的電容(C4)的另一端分 別接地。
全文摘要
本發明公開了一種S波段多零點低插損微型腔體濾波器，包括適用於表面貼裝的50歐姆阻抗輸入/輸出埠、採用分布參數圓柱形腔體耦合結構實現的四個並聯諧振單元、交叉耦合電容、輸入和輸出電感，上述結構均採用多層低溫共燒陶瓷工藝技術實現。本發明具有通帶選擇性好、插入損耗低、體積小、重量輕、可靠性高、電性能好、相位頻率特性線性度高、溫度穩定性好、電性能批量一致性好、成本低、可大批量生產等優點，特別適用於雷達、通信、箭載、機載、彈載、宇宙飛船、單兵移動通信終端等無線通信手持和便攜終端產品中，以及對體積、重量、電性能及可靠性等有苛刻要求的場合和相應頻段系統中。
文檔編號H01P1/207GK103236573SQ201310047110
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者戴永勝, 楊靜霞, 羅鳴, 施淑媛, 朱勤輝, 張 林, 李雁, 馮辰辰, 顧家, 陳湘治, 方思慧, 陳龍, 朱丹, 鄧良 申請人:江蘇奕揚電子科技股份有限公司