一種c頻段ltcc帶通濾波器的製作方法

2023-05-14 17:06:36 1

專利名稱：一種c頻段ltcc帶通濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種帶通濾波器。
背景技術：
微波帶通濾波器是微波射頻系統的一個關鍵部件，隨著近年來微波電路設計仿真技術和エ藝的發展，對射頻系統的小型化需求也越來越高，而濾波器的小型化更是首當其衝，如何在保證一定的性能指標下儘可能地減小濾波器的體積成為了小型化射頻系統需要解決的ー個重要問題。同時，隨著頻譜資源的日益緊張，保證可用信號通過的同時對其他信號抑制的要求也越來越嚴格。LTCC(低溫共燒陶瓷)技術是近年發展起來的多層陶瓷エ藝技術，利用該技術可 以實現傳統陶瓷基板エ藝無法實現的三維結構。使用LTCC技術設計微波無源器件具有非常大的靈活性。如何充分利用LTCCエ藝的優勢，通過合理布局，確定濾波器的結構，並且使得設計具有一定的穩定性，在必要的加工誤差範圍內仍能保證產品的成功率是LTCC濾波器設計的一個關鍵問題。目前基於LTCC技術的帶通濾波器大部分採用集總參數形式，採用諧振式的諧振器一般都是平面排列，這樣濾波器的尺寸不可避免的加大，而諧振器垂直排列的都沒有增加帶外傳輸零點，濾波器的頻率選擇性又相対的降低。

實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了ー種結構緊湊、尺寸小、性能好的C頻段LTCC帶通濾波器。本實用新型的技術解決方案是ー種C頻段LTCC帶通濾波器，包括四個諧振器和三個諧振器隔板，每ー個諧振器均包括電容和電感，第四諧振器、第三諧振器隔板、第三諧振器、第二諧振器隔板、第二諧振器、第一諧振器隔板、第一諧振器從上至下順序排列，第一諧振器的電感與第四諧振器的電感位置對應一致，在三個諧振器隔板上與第一諧振器的電感所在位置對應的位置處分別開有耦合孔；第二諧振器的電感所在位置遠離第一諧振器的電感在第二諧振器上的投影位置，第三諧振器的電感所在位置遠離第一諧振器的電感在第三諧振器上的投影位置；第一諧振器的電感一端通過抽頭線引出作為C頻段LTCC帶通濾波器的輸入端，第四諧振器的電感一端通過抽頭線引出作為C頻段LTCC帶通濾波器的輸出端。濾波器的基板材料為Dupont951型陶瓷基片，導體的材料為銀。本實用新型與現有技術相比的優點在於本實用新型採用了諧振式濾波器的概念，從諧振器的設計和腔間耦合的角度入手，大大提高了設計效率，同時，交叉耦合的實現形式使濾波器的四個諧振器能夠垂直排列，有效的控制了濾波器的尺寸，並且濾波器増加了ー對帶外傳輸零點，提高了濾波器的頻率選擇性。因此本實用新型濾波器具有尺寸小，性能好，結構緊湊，成品率高，便於批量化生產的優點，可以廣泛應用於射頻無線系統中。
圖I為本實用新型C頻段LTCC帶通濾波器的電路原理圖；圖2為本實用新型C頻段LTCC帶通濾波器的結構圖；圖3為本實用新型C頻段LTCC帶通濾波器的仿真效果圖。
具體實施方式本實用新型的C頻段LTCC帶通濾波器採用四階廣義切比雪夫原型，帶有ー對帶外傳輸零點，分別位於濾波器通帶的高端和低端。本實用新型採用了諧振式濾波器的概念，從諧振器的設計和腔間耦合的角度入手，大大提高了設計效率，同吋，這種諧振器的排布方式也有效的控制了濾波器的尺寸。在濾波器的小尺寸限制下，如何能夠實現交叉耦合同吋減小寄生耦合的引入是關鍵。本實用新型正是從以上所述的幾個角度出發進行濾波器設計的。 如圖I所示，本實用新型C頻段LTCC帶通濾波器為具有一對傳輸零點的四階帶通濾波器，每ー個諧振器由電容部分和電感部分組成。圖I中輸入輸出為濾波器的端ロ，JOi為源到第一諧振器的耦合，J12、J23、J34為諧振器間耦合，J4L為第四諧振器到負載的耦合，J14為第一、四諧振器間的交叉耦合，每ー個LC迴路構成ー個諧振器。本實用新型C頻段LTCC帶通濾波器的物理結構如圖2所示，四個諧振器1、2、3、4分別對應圖I中的四個LC諧振迴路，諧振器之間通過耦合孔實現耦合，對應在圖I中J變換器，濾波器的輸入輸出均採用抽頭線的形式，對應圖I中與輸入和輸出相連接的J變換器。主耦合(第一諧振器I和第二諧振器2之間、第二諧振器2和第三諧振器3之間、第三諧振器3和第四諧振器4之間)通過電容碟片的耦合實現，為電場耦合，交叉耦合(第一諧振器I和第四諧振器4之間)通過電感的耦合實現，為磁場耦合。為了實現第一諧振器I和第四諧振器4之間的交叉耦合，在中間三個諧振器隔板5、6、7上大面積地正對第一諧振器I的電感和第四諧振器4的電感的位置開三個同樣的耦合孔，同時把第二諧振器2的電感以及第三諧振器3的電感移到其所在諧振器的儘量靠近邊緣的位置，這樣可以有效的減小第一諧振器I和第三諧振器3之間、以及第ニ諧振器2和第四諧振器4之間的寄生耦合。輸入輸出耦合的大小通過調節與電感連接的抽頭位置來實現。這樣，本實用新型就完全利用了諧振式濾波器的概念，從諧振器、腔間耦合、輸入輸出耦合入手，把耦合矩陣的設計方法應用到濾波器的設計中，與成熟的濾波器設計理論結合起來，大大的提高了設計效率，節約了設計時間，降低了設計成本。濾波器介質基板材料使用Dupont951型LTCC陶瓷基片材料，相對介電常數7. 8，燒結後的基板厚度O. 096_。導體層使用材料為銀，厚度8微米。整個濾波器的尺寸為7_* 8mm * I. 5mmο圖3為使用ansoft HFSS軟體的仿真結果，從仿真結果可以看出，在需要的頻段內濾波器的回波損耗小於_20dB，在通帶高端和低端分別產生一個傳輸零點，與理論分析一致。本實用新型說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技木。
權利要求1.ー種C頻段LTCC帶通濾波器，其特徵在於包括四個諧振器(1、2、3、4)和三個諧振器隔板(5、6、7)，每ー個諧振器均包括電容和電感，第四諧振器(4)、第三諧振器隔板(7)、第三諧振器(3)、第二諧振器隔板￠)、第二諧振器(2)、第一諧振器隔板(5)、第一諧振器(I)從上至下順序排列，第一諧振器⑴的電感與第四諧振器⑷的電感位置對應一致，在三個諧振器隔板(5、6、7)上與第一諧振器(I)的電感所在位置對應的位置處分別開有耦合孔；第二諧振器⑵的電感所在位置遠離第一諧振器⑴的電感在第二諧振器⑵上的投影位置，第三諧振器(3)的電感所在位置遠離第一諧振器(I)的電感在第三諧振器(3)上的投影位置；第一諧振器(I)的電感一端通過抽頭線引出作為C頻段LTCC帶通濾波器的輸入端，第四諧振器(4)的電感一端通過抽頭線引出作為C頻段LTCC帶通濾波器的輸出端。
2.根據權利要求I所述的ー種C頻段LTCC帶通濾波器，其特徵在於濾波器的基板材料為Dupont951型陶瓷基片，導體的材料為銀。
專利摘要一種C頻段LTCC帶通濾波器，包括四個諧振器和三個諧振器隔板，每一個諧振器均包括電容和電感，第四諧振器、第三諧振器隔板、第三諧振器、第二諧振器隔板、第二諧振器、第一諧振器隔板、第一諧振器從上至下順序排列，第一諧振器的電感與第四諧振器的電感位置對應一致，在三個諧振器隔板上與第一諧振器的電感所在位置對應的位置處分別開有耦合孔；第二諧振器的電感所在位置遠離第一諧振器的電感在第二諧振器上的投影位置，第三諧振器的電感所在位置遠離第一諧振器的電感在第三諧振器上的投影位置；第一諧振器的電感一端和第四諧振器的電感一端分別通過抽頭線引出作為濾波器的輸入端和輸出端。
文檔編號H03H7/12GK202455321SQ20122007678
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者任志鵬, 姜立偉, 張燚, 楊毅民, 林浩佳 申請人:西安空間無線電技術研究所