一種vhf波段高性能帶通濾波器的製造方法
2023-08-02 13:52:01 2
一種vhf波段高性能帶通濾波器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種VHF波段高性能帶通濾波器，採用可控傳輸零點的變形切比雪夫帶通濾波器原型，並通過LTCC多層結構實現等效集總參數元件，在實現同等技術指標的情況下能夠極大縮減帶通濾波器體積；同時，該帶通濾波器將兩個四級濾波器級聯，能有效增大帶外抑制效果，從而更好地兼顧帶通濾波器的插入損耗對通帶和阻帶的要求。此外，本發明還具有成本低、有利於批量生產、良好的選頻特性、溫度性能良好等優點，可廣泛應用於射頻無線通訊系統中。
【專利說明】一種VHF波段高性能帶通濾波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種濾波器，特別是一種VHF波段高性能帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著移動通信、衛星通信及國防電子系統的微型化的迅速發展，高性能、低成本和小型化已經成為目前射頻領域的發展方向，對濾波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。描述濾波器性能的主要指標有:通帶工作頻率範圍、阻帶頻率範圍、通帶插入損耗、阻帶衰減、通帶輸入/輸出電壓駐波比、插入相移和時延頻率特性、溫度穩定性、體積、重量、可靠性等。
[0003]低溫共燒陶瓷是一種電子封裝技術，採用多層陶瓷技術，能夠將無源元件內置於介質基板內部，同時也可以將有源元件貼裝於基板表面製成無源/有源集成的功能模塊。LTCC技術在成本、集成封裝、布線線寬和線間距、低阻抗金屬化、設計多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現出眾多優點，已成為無源集成的主流技術。其具有高Q值，便於內嵌無源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，衝震等優點，利用LTCC技術，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。由於LTCC技術具有三維立體集成優勢，在微波頻段被廣泛用來製造各種微波無源元件，實現無源元件的高度集成。基於LTCC工藝的疊層技術，可以實現三維集成，從而使各種濾波器具有尺寸小、重量輕、性能優、可靠性高、批量生產性能一致性好及低成本等諸多優點。目前的大多數濾波器，如果要抑制通帶附近的雜波頻率，阻帶內的衰減就顯得不足了。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種帶外抑制度優異、帶內插入損耗小、可靠性高、集成度高、尺寸小的半集總半分布式VHF波段高性能帶通濾波器。
[0005]實現本發明目的的技術方案是:一種VHF波段高性能帶通濾波器，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠、輸入傳輸線、第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第五諧振器、第六諧振器、第七諧振器、第八諧振器、輸出傳輸線、第一 Z形級間耦合帶狀線、第二 Z形級間耦合帶狀線、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 ；其中，第一諧振器由第一線圈和第一電容並聯而成，第一線圈的一端與第一電容的一端相連，第一線圈的另一端與第一電容的另一端分別接地；第二諧振器由第二線圈和第二電容並聯而成，第二線圈的一端與第二電容的一端相連，第二線圈的另一端與第二電容的另一端分別接地；第三諧振器由第三線圈和第三電容並聯而成，第三線圈的一端與第三電容的一端相連，第三線圈的另一端與第三電容的另一端分別接地；第四諧振器由第四線圈和第四電容並聯而成，第四線圈的一端與第四電容的一端相連，第四線圈的另一端與第四電容的另一端分別接地；第五諧振器由第五線圈和第五電容並聯而成，第五線圈的一端與第五電容的一端相連，第五線圈的另一端與第五電容的另一端分別接地；第六諧振器由第六線圈和第六電容並聯而成，第六線圈的一端與第六電容的一端相連，第六線圈的另一端與第六電容的另一端分別接地；第七諧振器由第七線圈和第七電容並聯而成，第七線圈的一端與第七電容的一端相連，第七線圈的另一端與第七電容的另一端分別接地；第八諧振器由第八線圈和第八電容並聯而成，第八線圈的一端與第八電容的一端相連，第八線圈的另一端與第八電容的另一端分別接地；輸入傳輸線、輸出傳輸線為單層帶狀線結構，第一線圈、第二線圈、第三線圈、第四線圈、第五線圈、第六線圈、第七線圈、第八線圈均為六層矩形螺旋線圈結構，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容均為雙層金屬板結構；表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠與輸入傳輸線的一端連接,輸入傳輸線的另一端與第一線圈和第一電容相連接，表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠與輸出傳輸線的一端連接,輸出傳輸線的另一端與第七線圈和第七電容相連接，第一 Z形級間耦合帶狀線位於第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器之上，第二 Z形級間耦合帶狀線位於第五諧振器、第六諧振器、第七諧振器、第八諧振器之上。
[0006]本發明與現有技術相比，其顯著優點在於:(1)採用低損耗低溫共燒陶瓷材料和三維立體集成，使用多層介質基板，充分利用了三維多層空間，從而顯著減小了元件所需體積，通過濾波器的級聯結構可以在不提高通帶內插入損耗的前提下大大增加帶外抑制度；
(2)該帶通濾波器將兩個四級濾波器級聯，能有效增大帶外抑制效果，從而更好地兼顧帶通濾波器的插入損耗對通帶和阻帶的要求；(3)還具有成本低、有利於批量生產、良好的選頻特性、溫度性能良好等優點，可廣泛應用於射頻無線通訊系統中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明VHF波段高性能帶通濾波器的外形及內部結構示意圖。
[0008]圖2是本發明VHF波段高性能帶通濾波器的幅頻特性曲線及輸入輸出埠的駐波特性曲線。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0010]結合圖1，本發明VHF波段高性能帶通濾波器，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠 P1、輸入傳輸線R1、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、第五諧振器L5、C5、第六諧振器L6、C6、第七諧振器L7、C7、第八諧振器L8、CS、輸出傳輸線R2、第一 Z形級間耦合帶狀線Z1、第二 Z形級間耦合帶狀線Z2、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2。其中,第一諧振器L1、Cl由第一線圈LI和第一電容Cl並聯而成，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L2、C2由第二線圈L2和第二電容C2並聯而成，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L3、C3由第三線圈L3和第三電容C3並聯而成，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L4、C4由第四線圈L4和第四電容C4並聯而成，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；第五諧振器L5、C5由第五線圈L5和第五電容C5並聯而成,第五線圈L5的一端與第五電容C5的一端相連,第五線圈L5的另一端與第五電容C5的另一端分別接地；第六諧振器L6、C6由第六線圈L6和第六電容C6並聯而成，第六線圈L6的一端與第六電容C6的一端相連,第六線圈L6的另一端與第六電容C6的另一端分別接地；第七諧振器L7、C7由第七線圈L7和第七電容C7並聯而成，第七線圈L7的一端與第七電容C7的一端相連,第七線圈L7的另一端與第七電容C7的另一端分另IJ接地；第八諧振器L8、CS由第八線圈L8和第八電容CS並聯而成，第八線圈L8的一端與第八電容CS的一端相連，第八線圈L8的另一端與第八電容CS的另一端分別接地。輸入傳輸線RU輸出傳輸線R2為單層帶狀線結構，第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4、第五線圈L5、第六線圈L6、第七線圈L7、第八線圈L8均為六層矩形螺旋線圈結構，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8均為雙層金屬板結構。表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠 Pl與輸入傳輸線Rl的一端連接，輸入傳輸線Rl的另一端與第一線圈LI和第一電容Cl相連接,表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2與輸出傳輸線R2的一端連接，輸出傳輸線R2的另一端與第七線圈L7和第七電容C7相連接，第一 Z形級間耦合帶狀線Zl位於第一諧振器L1、C1、第二諧振器L2、C2、第三諧振器L3、C3、第四諧振器L4、C4之上，第二 Z形級間耦合帶狀線Z2位於第五諧振器L5、C5、第六諧振器L6、C6、第七諧振器L7、C7、第八諧振器L8、C8之上。
[0011 ] 各諧振器中的線圈中心軸與接地端相垂直，諧振器中的電容均與接地端相平行。
[0012]第一諧振器L1、C1、第三諧振器L3、C3、第五諧振器L5、C5、第七諧振器L7、C7位於同一水平面，第二諧振器L2、C2、第四諧振器L4、C4、第六諧振器L6、C6、第八諧振器L8、CS位於另一水平面，第一諧振器L1、C1和第二諧振器L2、C2在接地端的投影相同，第三諧振器L3、C3和第四諧振器L4、C4在接地端的投影相同，第五諧振器L5、C5和第六諧振器L6、C6在接地端的投影相同，第七諧振器L7、C7和第八諧振器L8、CS在接地端的投影相同。
[0013]第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4構成第一帶通濾波器，第五線圈L5、第六線圈L6、第七線圈L7、第八線圈L8、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8構成第二帶通濾波器。
[0014]第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4、第五線圈L5、第六線圈L6、第七線圈L7、第八線圈L8均為疊層結構。
[0015]第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8均為金屬-介質-金屬形式的平板電容，平板電容中間的介質由LTCC陶瓷基板構成。
[0016]表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠 P1、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 P2、輸入傳輸線R1、輸出傳輸線R2、第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4、第五線圈L5、第六線圈L6、第七線圈L7、第八線圈L8、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8均採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。
[0017]本發明VHF波段高性能帶通濾波器的尺寸僅為9_X5_X 1.5mm,其性能可從圖2看出，通帶帶寬為I1MHz?170MHz，通帶內的插入損耗小於3.6dB,在DC〈f〈80MHz時，帶外抑制優於49dB，在f>200MHz時，帶外抑制由於38dB。
[0018]綜上所述，本發明採用了半集總半分布結構實現的帶通濾波器，多層結構採用低溫共燒陶瓷工藝實現，該技術與其它多層基板技術相比較，更易於實現多層布線與封裝一體化結構，進一步減小體積和重量，提高可靠性，因此該技術可在實現相同指標的前提下顯著減小器件體積，提高器件集成度。
【權利要求】
1.一種V！！？波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠(^1)、輸入傳輸線(町)、第一諧振器?11、01)、第二諧振器?12、02)、第三諧振器?13、03)、第四諧振器([4^4)、第五諧振器([5^5)、第六諧振器(…、⑶)、第七諧振器([7^7)、第八諧振器仏8X8〉、輸出傳輸線￠2)、第一 2形級間耦合帶狀線(21)、第二 2形級間耦合帶狀線(22)、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 $2)；其中，第一諧振器由第一線圈([1)和第一電容(01)並聯而成，第一線圈([1)的一端與第一電容(01)的一端相連，第一線圈11)的另一端與第一電容￠1)的另一端分別接地；第二諧振器(口、^由第二線圈(12)和第二電容￠2)並聯而成，第二線圈(12)的一端與第二電容￠2)的一端相連，第二線圈([2)的另一端與第二電容￠2)的另一端分別接地；第三諧振器([^、(^)由第三線圈([3)和第三電容￠3)並聯而成，第三線圈([3)的一端與第三電容￠3)的一端相連，第三線圈([3)的另一端與第三電容￠3)的另一端分別接地；第四諧振器(「、(^)由第四線圈(14)和第四電容￠4)並聯而成，第四線圈(14)的一端與第四電容￠4)的一端相連，第四線圈(14)的另一端與第四電容￠4)的另一端分別接地；第五諧振器(15.(?)由第五線圈([5)和第五電容(05)並聯而成，第五線圈([5)的一端與第五電容(05)的一端相連，第五線圈(巧)的另一端與第五電容(⑶)的另一端分別接地；第六諧振器(…、⑶)由第六線圈(16)和第六電容(06)並聯而成，第六線圈(16)的一端與第六電容(06)的一端相連，第六線圈(16)的另一端與第六電容(⑶)的另一端分別接地；第七諧振器(17.(:7)由第七線圈(17)和第七電容￠7)並聯而成，第七線圈(17)的一端與第七電容￠7)的一端相連，第七線圈(17)的另一端與第七電容￠7)的另一端分別接地；第八諧振器(18.(?)由第八線圈(18)和第八電容(⑶)並聯而成，第八線圈(18)的一端與第八電容(⑶)的一端相連，第八線圈(18)的另一端與第八電容(⑶)的另一端分別接地；輸入傳輸線(町)、輸出傳輸線(尺2)為單層帶狀線結構，第一線圈(11)、第二線圈(12)、第三線圈(13)、第四線圈(14)、第五線圈(巧)、第六線圈(…)、第七線圈([7)、第八線圈(…)均為六層矩形螺旋線圈結構，第一電容((^)、第二電容￠2)、第三電容￠3)、第四電容((?)、第五電容(⑶)、第六電容(06)、第七電容￠7)、第八電容(⑶)均為雙層金屬板結構；表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠(91)與輸入傳輸線￠1)的一端連接，輸入傳輸線￠1)的另一端與第一線圈([1)和第一電容￠1)相連接，表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠 $2)與輸出傳輸線￠2)的一端連接，輸出傳輸線(以)的另一端與第七線圈(17)和第七電容￠7)相連接，第一 2形級間耦合帶狀線(21)位於第一諧振器11、(^)、第二諧振器12、(^)、第三諧振器([^、(^)、第四諧振器仏4、04)之上，第二 2形級間耦合帶狀線(22)位於第五諧振器仏5、⑶)、第六諧振器(…、⑶)、第七諧振器(17^7).第八諧振器(…、⑶)之上。
2.根據權利要求1所述的V！！？波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:所述各諧振器中的線圈中心軸與接地端相互垂直，諧振器中的電容均與接地端相平行。
3.根據權利要求1所述的V！！？波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:所述第一諧振器([1,1)、第三諧振器仏3X3〉、第五諧振器仏5X5〉、第七諧振器([7,7)位於同一水平面，第二諧振器仏2X2〉、第四諧振器仏4X4〉、第六諧振器仏6X6〉、第八諧振器(…、⑶)位於另一水平面，第一諧振器([1,1)和第二諧振器([2,2)在接地端的投影相同，第三諧振器(13^03)和第四諧振器(11(?)在接地端的投影相同，第五諧振器(15.(?)和第六諧振器(16,06)在接地端的投影相同，第七諧振器(17.(:7)和第八諧振器(18.(?)在接地端的投影相同。
4.根據權利要求1所述的VHF波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:所述第一線圈(LI)、第二線圈(L2)、第三線圈(L3)、第四線圈(L4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)構成第一帶通濾波器，第五線圈(L5)、第六線圈(L6)、第七線圈(L7)、第八線圈(L8)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)、第八電容(C8)構成第二帶通濾波器。
5.根據權利要求1所述的VHF波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:所述第一線圈(LI)、第二線圈(L2)、第三線圈(L3)、第四線圈(L4)、第五線圈(L5)、第六線圈(L6)、第七線圈(L7)、第八線圈(L8)均為疊層結構。
6.根據權利要求1所述的VHF波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:所述第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)、第八電容(CS)均為金屬-介質-金屬形式的平板電容，平板電容中間的介質由LTCC陶瓷基板構成。
7.根據權利要求1所述的VHF波段高性能帶通濾波器，其特徵在於:表面貼裝的50歐姆阻抗輸入埠(Pl)、表面貼裝的50歐姆阻抗輸出埠(P2)、輸入傳輸線(Rl)、輸出傳輸線(R2)、第一線圈(LI)、第二線圈(L2)、第三線圈(L3)、第四線圈(L4)、第五線圈(L5)、第六線圈(L6)、第七線圈(L7)、第八線圈(L8)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)、第八電容(C8)均採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。
【文檔編號】H01P1/203GK104362413SQ201410637408
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】戴永勝, 陳相治, 叢正華, 張曉明, 周圍, 邊潔平 申請人:南京波而特電子科技有限公司