一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器的製造方法
2023-07-16 03:04:01
一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，包括輸入/輸出埠、輸入輸出電感以及使用帶狀線結構實現的三個雙模諧振器，上述結構均採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。本發明具有頻率覆蓋廣、相對帶寬窄、插損小、重量輕、體積小、可靠性高、電性能好、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，適用於射頻、微波及毫米波頻段的通信、衛星通信等對體積、電性能、溫度穩定性和可靠性有苛刻要求的窄帶通信系統。
【專利說明】一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種射頻微波濾波器，特別是一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器。
【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微波/射頻領域的發展方向，對微波濾波器的性能、尺寸、可 靠性和成本均提出了更高的要求。在一些國防尖端設備中，現在的使用頻段己經相當擁擠， 所以衛星通信等尖端設備向著毫米波波段發展，所以微波毫米波波段濾波器已經成為該波 段接收和發射支路中的關鍵電子部件，描述這種部件性能的主要指標有：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] 當前在射頻微波頻段使用範圍較廣的濾波器類型有聲表面波濾波器、微帶濾波器 和LC濾波器。聲表面波濾波器濾波特性較好，但是它的製作成本較高且對加工工藝的要求 較為苛刻，良品率較低。微帶濾波器和LC濾波器不易獲得窄帶插損小的特性而且體積較大 不利於小型化集成。所述現有技術存在無法同時獲得低插損窄帶特性、較好的濾波特性、微 型化、良品率高和成本低特性的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種由帶狀線結構實現體積小、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、溫度性能穩定的一種微型三維雙模高性 能窄帶濾波器。
[0005]實現本發明目的的技術方案是：一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，包括50歐 姆阻抗輸入埠 P1、輸入內部接口 C1、接口輸入電感C2、第一雙模諧振腔B1第一帶狀線 C3、第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4、第一雙模諧振腔B1第三帶狀線C5、第一雙模諧振腔 B1第四帶狀線C6、第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10、 第二雙模諧振腔B 2第三帶狀線Cl 1、第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12,第三雙模諧振腔 B3第一帶狀線C13、第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14、第三雙模諧振腔B3第三帶狀線 C1·5、第二雙模諧振腔B3第四帶狀線C16、連接第一、第二和第三雙模諧振腔B1,B2,B 3的第 一連接帶狀線CT和第二連接帶狀線C8。輸出接口電感C17、輸出內部接口 C18、50歐姆陽 抗輸出埠 P2;
[0006] 5〇歐姆阻抗輸入埠 P1中心處設置輸入內部接口 C1，輸入內部接口 C1的另一端 與接口輸入電感C2連接。
[0007]第二雙模諧振腔B1第一帶狀線C3、第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4、第一雙模 諧振腔B1第三帶狀線C5、第一雙模諧振腔B1第四帶狀線C6構成第一雙模諧振腔B1。第 一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4位於接口輸入電感C2上方，兩者通過耦合相連；第一雙模 諧振腔B1第三帶狀線 C5位於接口輸入電感C2下方，二者通過耦合相連。第一雙模諧振腔 Bj第一帶狀線C3位於第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4上方，兩者通過耦合相連。第一雙 模諧振腔B1第四帶狀線C6位於第一雙模諧振腔B1第三帶狀線C5下方，二者通過耦合相 連。 _8]?j妾口輸入電感C2通過耦合與第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4和第一雙模諧振 腔B1第三帶狀線C5連接。第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4的一端與第一連接帶狀線C7 相連。第一雙模諧振腔B1第三帶狀線C5的一端與第二連接帶狀線C8相連。
[0009]第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔B2第二帶狀線CIO、第二雙模 諧振腔B2第三帶狀線C11、第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12構成第二雙模諧振腔B2。 第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C 9位於第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10的上方，二者耦 合連接。第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12位於第二雙模諧振腔B2第三帶狀線C11的下 方，二者耦合連接。
[0010]第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10的一端在第一連接帶狀線C7的中間點處與第 一連接帶狀線C7相連。第二雙模諧振腔B2第三帶狀線C11的一端在第二連接帶狀線C8 的中間點處與第二連接帶狀線C8相連。
[0011]第三雙模諧振腔B3第一帶狀線C13、第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14、第三雙 模諧振腔B3第三帶狀線C15、第三雙模諧振腔B3第四帶狀線C16構成第三雙模諧振腔B3。 第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14位於接口輸出電感C17上方，兩者通過耦合相連；第三 雙模諧振腔B3第三帶狀線C15位於接口輸出電感C17下方，二者通過耦合相連。第三雙模 諧振腔B3第一帶狀線C13位於第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14上方，兩者通過耦合相 連。第三雙模諧振腔B 3第四帶狀線C16位於第三雙模諧振腔B3第三帶狀線C15下方，二 者通過耦合相連。
[0012] 第一連接帶狀線C7的另一端與第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14相連，第二連 接帶狀線C8的另一端與第三雙模諧振腔B 3第三帶狀線Ci5相連。接口輸出電感C17的另 一端與輸出內部接口 C18相連，輸出內部接口 C18的另一端被設置於50歐姆阻抗輸出埠 P2的中心處。
[0013] 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新結構三維立體集 成技術，所帶來的顯著優點是：（1)可調雙模結構，帶內平坦、通帶內插損低；(2)濾波器帶 寬較窄；⑶濾波器解構緊湊，體積小、重量輕、可靠性高；⑷電性能優異；（5)電路實現結 構簡單，可實現大批量生產，成品率高；(6)成本低；（7)使用安裝方便，可以使用全自動貼 片機安裝和焊接。
[0014] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的微型三維雙模高性能窄帶濾波器的外形結構示意圖。
[0016] 圖2是本發明的微型三維雙模高性能窄帶濾波器的內部結構示意圖。
[0017]圖3是本發明的微型三維雙模高性能窄帶濾波器輸出端的幅頻特性曲線。
【具體實施方式】
[0018]結合圖1，本發明一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，該濾波器包括50歐姆阻 抗輸入埠 P1、輸入內部接口 C1、接口輸入電感C2、第一雙模諧振腔B1第一帶狀線C3、第 一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4、第一雙模諧振腔B1第三帶狀線C5、第一雙模諧振腔B1第 四帶狀線C6、第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔B2第二帶狀線CIO、第二 雙模諧振腔B 2第三帶狀線Cl 1、第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12,第三雙模諧振腔B3第 一帶狀線C13、第三雙模諧振腔B 3第二帶狀線C14、第三雙模諧振腔B3第三帶狀線C15、第 三雙模諧振腔B3第四帶狀線C1 6、連接第一、第二和第三雙模諧振腔B1，B2，B3的第一連接 帶狀線C 7和第二連接帶狀線C8。輸出接口電感C17、輸出內部接口 C18、50歐姆阻抗輸出 埠 P2 ;
[0019] 5〇歐姆阻抗輸入埠 P1中心處設置輸入內部接口 C1，輸入內部接口 C1的另一端 與接口輸入電感C2連接。
[0020]第一雙模諧振腔B1第一帶狀線C3、第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4、第一雙模 諧振腔B1第三帶狀線C5、第一雙模諧振腔B1第四帶狀線⑶構成第一雙模諧振腔B1。第 一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4位於接口輸入電感 C2上方，兩者通過耦合相連；第一雙模 諧振腔B1第三帶狀線C5位於接口輸入電感C2下方，二者通過耦合相連。第一雙模諧振腔 B1第一帶狀線C3位於第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4上方，兩者通過耦合相連。第一雙 模諧振腔B1第四帶狀線C6位於第一雙模諧振腔 B1第三帶狀線C5下方，二者通過耦合相 連。
[0021]接口輸入電感C2通過耦合與第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4和第一雙模諧振 腔B1第三帶狀線C5連接。第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4的一端與第一連接帶狀線C7 相連。第一雙模諧振腔B1第三帶狀線C5的一端與第二連接帶狀線C8相連。
[0022]第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10、第二雙模 諧振腔B2第三帶狀線C11、第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12構成第二雙模諧振腔B2。 第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9位於第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10的上方，二者耦 合連接。第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12位於第二雙模諧振腔B2第三帶狀線C11的下 方，二者稱合連接。
[0023]第二雙模諧振腔B2第二帶狀線C10的一端在第一連接帶狀線C7的中間點處與第 一連接帶狀線C7相連。第二雙模諧振腔B2第三帶狀線C11的一端在第二連接帶狀線C8 的中間點處與第二連接帶狀線C8相連。
[0024]第三雙模諧振腔B3第一帶狀線C13、第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14、第三雙 模if振腔B3第三帶狀線C15、第三雙模諧振腔B3第四帶狀線C16構成第三雙模諧振腔B3。 第三雙模諧振腔B3第二帶狀線C14位於接口輸出電感C17上方，兩者通過耦合相連；第三 雙模諧振腔B3第三帶狀線C15位於接口輸出電感C17下方，二者通過耦合相連。第三雙模 諧振腔B3第一帶狀線C13位於第三雙模諧振腔 B3第二帶狀線C14上方，兩者通過耦合相 連。第三雙模諧振腔B3第四帶狀線C16位於第三雙模諧振腔B3第三帶狀線C15下方，二 者通過耦合相連。
[0025]第一連接帶狀線CT的另一端與第三雙模諧振腔B3第二帶狀線Π 4相連，第二連 接^狀^ C8的另一端與第三雙模諧振腔B3第三帶狀線C15相連。接口輸出電感C17的另 一端與輸出內部接口 CIS相連，輸出內部接口 C18的另一端被設置於50歐姆阻抗輸出埠 P2的中心處。
[0026] 結合圖1，第一雙模諧振腔B1、第二雙模諧振腔B2和第三雙模諧振腔B3是上下對 稱幾何形狀；同時第一雙模諧振腔B1、第二雙模諧振腔B2和第三雙模諧振腔B3也是關於 第二雙模諧振腔B2的偶對稱的幾何形狀。根據奇偶模的分析方法，合理調整雙模諧振腔的 尺寸就能任意調整雙模的諧振頻率，當兩種模式的諧振頻率和耦合程度得當時，就能夠得 到性能優良的濾波器。
[0027] 結合圖1，第一雙模諧振腔B1第一帶狀線C3、第一雙模諧振腔B1第四帶狀線C6、 第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔B2第四帶狀線C12,第三雙模諧振腔B3 第一帶狀線C13和第三雙模諧振腔B3第四帶狀線C16在遠離第一連接帶狀線C7的一側各 自接地。
[0028] 一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，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，由於結構採用雙模諧振的方式，既一種諧振結構產生兩種諧振模式以及三 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。
[0029] 下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述。
[0030] 實施例1
[0031] 本發明的新型立體微型雙模寬帶濾波器的第一雙模諧振腔B1第一帶狀線C3、 第一雙模諧振腔B1第二帶狀線C4、第二雙模諧振腔B2第一帶狀線C9、第二雙模諧振腔 B2第二帶狀線C10和第一連接帶狀線C7的尺寸分別為1. 8mmX0. 4ram、l. 52mmX0. 5mm、 1. 8mmX〇. 5mm、l_ 9mmX0_ 6mm 和 3. 2mmX0. 3mm。
[0032] 本發明一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器的尺寸僅為4. 8mmX4. 2mmX 1. 5ram， 其仿真性能可從圖2、圖3看出，通帶中心頻率為2. 984GHz，通帶2. 92GHz?3. 02GHz，相對 帶寬為3 %，通帶內最小插入損耗為1. 58dB,輸入埠回波損耗均優於19. 58dB,帶外產生 了兩個零點，帶外抑制較好。
【權利要求】
1·^一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，其特徵在於，包括5〇歐姆阻抗輸入埠 (P1)、輸入內部接口（C1)、接口輸入電感（⑵、第一雙模諧碰（B1)第一帶狀線（⑶第 1模諧巧腔（B1)第二帶狀線 （C4)、第一雙模諧碰（B1)第三帶狀線（C5)、第-雙模諧 第四帶狀線（C6)、第二雙模諧振腔（B2)第一帶狀線_、第二雙模諧振腔_ 第二市狀線（CIO)、第二雙模諧振腔（B2)第三帶狀線 （cu)、第二雙模諧振腔（B2)第四帶 狀線（C12^、第三雙模諧振腔（B3)第一帶狀線 （C13)、第三雙模諧振腔（B3)第二帶狀線 (C14)、第^雙模諧振腔（B3)第三帶狀線 （C15)、第三雙模諧振腔（B3)第四帶狀線伽）、 連接第一、第二和第三雙模諧振腔（ B1，B2，B3)的第一連接帶狀線（c?)和第二連接帶狀線 (C8)，輸出接口電感（C1 7)、輸出內部接口（cl8)、5〇歐姆阻抗輸出埠（p2); 5〇歐姆阻抗輸入埠（Pi)中心處設置輸入內部接口（C1)，輸入內部接口（C1)的另一 端與接口輸入電感（C2)連接； 第一雙模諧振腔（B1)第一帶狀線（C3)、第一雙模諧振腔（B1)第二帶狀線（C4)、第一 雙模諧振腔（B1)第二帶狀線（C5)、第一雙模諧振腔（B1)第四帶狀線（C6)構成第一雙模 諧振腔（B1);第一雙模諧振腔（B1)第二帶狀線（ C4)位於接口輸入電感（C2)上方，兩者通 過耦合相連；第一雙模諧振腔（B1)第三帶狀線（ C5)位於接口輸入電感（C2)下方，二者通 過耦合相連；第一雙模諧振腔（B1)第一帶狀線（C3)位於第一雙模諧振腔（B1)第二帶狀線 (C4)上方，兩者通過耦合相連；第一雙模諧振腔 （B1)第四帶狀線（C6)位於第一雙模諧振 腔（B1)第三帶狀線（C5)下方，二者通過耦合相連； 接口輸入電感（c2)通過耦合與第一雙模諧振腔（B1)第二帶狀線（C4)和第一雙模諧 振腔（B1)第三帶狀線（C5)連接，第一雙模諧振腔（B1)第二帶狀線（C4)的一端與第一連 接帶狀線（C7)相連，第一雙模諧振腔（B1)第三帶狀線（ C5)的一端與第二連接帶狀線（C8) 相連； 第二雙模諧振腔（B2)第一帶狀線（C9)、第二雙模諧振腔（B2)第二帶狀線（C10)、第二 雙模諧振腔（B2)第三帶狀線（C11)、第二雙模諧振腔（B2)第四帶狀線（C12)構成第二雙模 諧振腔（B 2);第二雙模諧振腔（B2)第一帶狀線（eg)位於第二雙模諧振腔（B2)第二帶狀 線（C10)的上方，二者耦合連接；第二雙模諧振腔（B 2)第四帶狀線（C12)位於第二雙模諧 振腔（B2)第三帶狀線（C11)的下方，二者耦合連接； 第二雙模諧振腔（B2)第二帶狀線（C10)的一端在第一連接帶狀線（C7)的中間點處與 第一連接帶狀線（C7)相連；第二雙模諧振腔（B2)第三帶狀線（C11)的一端在第二連接帶 狀線（C8)的中間點處與第二連接帶狀線（C8)相連； 第三雙模諧振腔（B3)第一帶狀線（C13)、第三雙模諧振腔（B3)第二帶狀線（C14)、第 三雙模諧振腔（B3)第三帶狀線（C15)、第三雙模諧振腔（B3)第四帶狀線（C16)構成第三雙 模諧振腔Φ 3);第三雙模諧振腔（B3)第二帶狀線（C14)位於接口輸出電感（C17)上方，兩 者通過耦合相連；第三雙模諧振腔（B3)第三帶狀線（C15)位於接口輸出電感（C17)下方， 二者通過耦合相連；第三雙模諧振腔（B 3)第一帶狀線（C13)位於第三雙模諧振腔（B3)第 二帶狀線（C14)上方，兩者通過耦合相連；第三雙模諧振腔（ B3)第四帶狀線（C16)位於第 三雙模諧振腔（B3)第三帶狀線（C15)下方，二者通過耦合相連； 第一連接帶狀線（C7)的另一端與第三雙模諧振腔（B3)第二帶狀線（C14)相連，第二 連接帶狀線（C8)的另一端與第三雙模諧振腔（B3)第三帶狀線（C15)相連，接口輸出電感 (C17)的另一％與輸出內部接口（C18)相連，輸出內部接口（C18)的另一端被設置於5〇歐 姆阻抗輸出埠（P2)的中心處。 # 2_根據權利要求1所述的一種微型三維雙模髙性能窄帶濾波器，其特徵在於，第一雙 ，諧振f、(Bl)'第二雙模諧振腔（B2)和第三雙模諧振腔（B3)是上下對稱幾何形狀；同時 第一雙模諧振腔（B1)、第二雙模諧振腔（B 2)和第三雙模諧振腔（B3)也是關於第二雙模諧 振腔（B2)的偶對稱的幾何形狀。 3二根據權利要求1或2所述的一種微型三維雙模高性能窄帶濾波器，其特徵在於，第 模諧振腔（B1)第一帶狀線（a)、第一雙模諧振腔（B1)第四帶狀線（C6)、第二雙模諧 ^腔第一帶狀線（ C9)、第二雙模諧振腔（B2)第四帶狀線（C12)，第三雙模諧振腔 （B3) 第一帶狀線（CI3)和第三雙模諧振腔（B3)第四帶狀線（C1 6)在遠離第一連接帶狀線（C7) 的一側各自接地。
【文檔編號】H01P1/208GK104218280SQ201410467014
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】朱丹, 鄧良, 陳相治, 陳宇, 戴永勝 申請人:南京理工大學