微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，整個帶通濾波器采用半集總半分布結構實現(xiàn)，包括輸入/輸出端口、四個并聯(lián)的諧振單元、一個級間耦合電容和一個Z字形交叉耦合電容。本發(fā)明所提供的帶通濾波器，利用所述諧振單元之間的電磁耦合實現(xiàn)級與級間的互連。通過LTCC疊層結構實現(xiàn)等效集總參數(shù)元件，該發(fā)明與現(xiàn)有其它技術（如聲表面波濾波器）相比，具有體積小、成本低、選頻特性好、溫度穩(wěn)定性高、插入損耗小等顯著優(yōu)點，并且可加工成貼片形式，便于與其它微波組件集成，有利于批量生產(chǎn)。本發(fā)明很好的抑制了帶外諧波，對于各種無線通訊系統(tǒng)、Q值要求高的射頻模塊以及對通帶性能要求苛刻的相應系統(tǒng)中都有非常廣闊的應用前景。
【專利說明】微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子【技術領域】，它涉及ー種帶通濾波器，特別是涉及ー種通帶內插入損耗小且?guī)庖种贫雀叩奈⑿桶爰偘敕植际?90MHz帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]帶通濾波器作為射頻前端重要的無源功能模塊，要求在通帶內插入損耗越小越好，以便大部分能量都可以通過網(wǎng)絡；而在阻帶內要求衰減越大越好，以便能夠抑制干擾或者其它不希望在終端看到的頻率。
[0003]隨著無線通信技術和單片微波集成電路的快速發(fā)展，要求電子產(chǎn)品向小型化，低成本，高性能，高集成度的趨勢發(fā)展。如何將原本在平面電路占大量面積的元件堆疊在三維立體結構中，從而使濾波器在極小的面積下實現(xiàn)也是目前要解決的問題。LTCC技術是ー種多層陶瓷エ藝，能夠為無源和有源器件提供三維立體的集成平臺，可實現(xiàn)電路立體化的要求，而且陶瓷元件有良好的特性，可以滿足目前市場對小型化、低成本、高性能的要求。
[0004]目前國內外對帶通濾波器進行了大量的研究，低頻段占用體積太大，集成度不高，已遠遠不能滿足小型化的要求。此外，目前的大多數(shù)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。因此，如何實現(xiàn)具有濾波特性好的微型帶通濾波器，已成為業(yè)界急需解決的問題之一。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供ー種通帶內插入損耗小、可靠性高、集成度高、尺寸小的半集總半分布式帶通濾波器。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案如下:
一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器,包括一個輸入端ロ Pl、ー個輸出端ロ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、第ー電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、ー個級間耦合電容W和ー個Z字形交叉耦合電容。其中輸入端ロ Pl與輸入傳輸線Rl連接，輸出端ロ P2與輸出傳輸線R2連接，輸入傳輸線Rl的另一端與第一線圈LI的輸入端連接，第一線圈LI的輸出端與第一電容Cl的輸入極板相連接，第二線圈L2的輸出端與第二電容C2的輸入極板相連接，第三線圈L3的輸出端與第三電容C3的輸入極板相連接,第四線圈L4的輸出端與第四電容C4的輸入極板相連接，輸出傳輸線R2的另一端與第四線圈L4的輸出端連接。其中Z字形交叉耦合電容Z位于第一線圈L1、第一電容Cl、第四線圈L4和第四電容C4的前方，兩端分別與地相連。級間耦合電容W位于第二電容C2和第三電容C3的后方，與其它元件無連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:該帶通濾波器使用了多層介質基板，充分利用了三維多層空間，從而顯著減小了元件所需體積，并且該發(fā)明在不提高通帶內插入損耗的前提下大大的增加了帶外抑制度?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器的結構示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器S參數(shù)曲線。
[0010]【具體實施方式】:
下面，針對本發(fā)明的實施方式，結合附圖來詳細說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明是一種微型半集總半分布式帶通濾波器，采用了多層結構實現(xiàn)，具有帶通濾波的功能。
[0012]結合圖1，一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，包括一個輸入端ロ Pl、一個輸出端ロ 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、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、ー個級間耦合電容W和一個Z字形交叉耦合電容。其中輸入端ロ Pl與輸入傳輸線Rl連接，輸出端ロ P2與輸出傳輸線R2連接，輸入傳輸線Rl的另一端與第一線圈LI的輸入端連接，第一線圈LI的輸出端與第一電容Cl的輸入極板相連接,第二線圈L2的輸出端與第二電容C2的輸入極板相連接，第三線圈L3的輸出端與第三電容C3的輸入極板相連接，第四線圈L4的輸出端與第四電容C4的輸入極板相連接，輸出傳輸線R2的另一端與第四線圈L4的輸出端連接。其中Z字形交叉I禹合電容Z位于第一線圈L1、第一電容Cl、第四線圈L4和第四電容C4的前方,兩端分別與地相連。級間耦合電容W位于第二電容C2和第三電容C3的后方，與其它元件無連接。
[0013]結合圖1，一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，所述第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4主要是通過一定長度且寬度較窄的傳輸線來構成，采用了疊層結構，層間通過圓柱通孔相連，使其在水平方向上的延伸縮減了豎直方向上的延伸，從而縮小了整個器件的體積。所述第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和所述第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4和級間耦合電容W均采用集總LC結構實現(xiàn)，輸入傳輸線R1、輸出傳輸線R2、Z字形交叉耦合電容均采用分布參數(shù)的帯狀線來實現(xiàn)。
[0014]結合圖1，本發(fā)明是一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其中帶通濾波器采用了四級并聯(lián)諧振，四個諧振腔之間既存在感性耦合又存在容性耦合。第一線圈LI和第一電容Cl構成了帶通濾波器的第一級并聯(lián)諧振單元，第二線圈L2和第二電容C2構成了帶通濾波器的第二級并聯(lián)諧振單元，第三線圈L3和第三電容C3構成了帶通濾波器的第三級并聯(lián)諧振單元，第四線圈L4和第一電容C4構成了帶通濾波器的第四級并聯(lián)諧振單元。第一級諧振単元和第二級諧振単元通過第一線圈L1、第二線圈L2形成的耦合電感和第一電容Cl、第二電容C2形成的耦合電容進行耦合，第二級諧振単元和第三級諧振単元通過第二線圈L2、第三線圈L3形成的耦合電感和第二電容C2、第三電容C3形成的耦合電容進行耦合，第三級諧振単元和第四級諧振単元通過第三線圈L3、第四線圈L4形成的耦合電感和第三電容C3、第四電容C4形成的耦合電容進行耦合，Z字形交叉耦合電容Z在第一級并聯(lián)諧振単元和第四級并聯(lián)諧振單元之間引入了ー個交叉耦合電容，從而在通帶內兩側各引入了一個傳輸零點，級間耦合電容W在第二電容C2和第三電容C3之間引入兩人ー個耦合電容，以此來加強第二諧振單元和第三諧振單元間的耦合強度。
[0015]結合圖1，本發(fā)明是一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其中可以通過改變第一級諧振単元和第二級諧振単元、第二級諧振単元和第三級諧振単元、第三級諧振単元和第四級諧振単元之間的距離來調整級與級之間的耦合強度，從而可以調整帶通濾波器的帶寬。通過改變第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4的面積可以調節(jié)帶通濾波器中心頻率的的大小。通過調整Z字形交叉耦合電容Z可以調整帶外兩個零點的位置，以此來調整帶外抑制。
[0016]本發(fā)明是一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器。其工作原理簡述如下:寬頻帶微波信號從輸入端ロ Pl通過輸入傳輸線Rl進入到第一級諧振単元，通帶內在第一級諧振單元諧振頻率附近的微波信號通過電感耦合和電容耦合進入到第二級諧振単元，其余非第一級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過第一級諧振単元中的第一線圈LI和第一電容Cl接地，從而實現(xiàn)了第一級濾波。經(jīng)過第一級濾波在第二級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過電感耦合和電容耦合進入到第三級諧振単元，其余非第二級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過第二級諧振単元中的第二線圈L2和第二電容C2接地，從而實現(xiàn)了第二級濾波。經(jīng)過第二級濾波后在第三級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過電感耦合和電容耦合進入到第四級諧振単元，其余非第三級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過第三級諧振単元中的第三線圈L3和第三電容C3接地，從而實現(xiàn)了第三級濾波。經(jīng)過第三級濾波后在第四級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過輸出傳輸線R2由輸出端ロ P2輸出，其余非第四級諧振単元諧振頻率附近的微波信號通過第四級諧振単元中的第四線圈L4和第四電容C4接地，從而實現(xiàn)了第四級濾波。
[0017]本發(fā)明采用了半集總半分布式結構實現(xiàn)的帶通帶通濾波器，多層結構采用低溫共燒陶瓷エ藝實現(xiàn)，該技術與其它多層基板技術相比較，更易于實現(xiàn)多層布線與封裝一體化結構，進ー步減小體積和重量，提高可靠性，因此該技術可在實現(xiàn)相同指標的前提下顯著減小器件體積，提高器件集成度。
[0018]本發(fā)明微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器的整體結構示意圖如圖1所示，共有2個端ロ，即輸入端ロ Pl和輸出端ロ P2。上下兩層為屏蔽層，左右為金屬地。整個器件的體積為5.2mm*1.5mm*3.2mm,米用的LTCC技術實現(xiàn)。
[0019]本發(fā)明帶通濾波器的性能曲線如圖2所示:該帶通帶通濾波器的中心頻率為490MHz，通帶帶寬為IOOMHz。通帶內的插入損耗小于3dB，在低端280M衰減達到了 43dB，高端640M處達到了 50dB。
[0020]本發(fā)明帶通濾波器具有良好的濾波性能，并且具有體積小、重量輕、選頻特性好、集成度高等優(yōu)點，便干與其它微波器件集成，另外，該帶通濾波器基于LTCCエ藝，具有批量生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢，使得所應用的產(chǎn)品具有更好的使用性能，極具市場競爭力，所以其應用前景非常廣闊。
【權利要求】
1.一種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:包括一個輸入端ロ Pl、ー個輸出端ロ 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、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、ー個級間耦合電容W和ー個Z字形交叉耦合電容；其中輸入端ロ Pl與輸入傳輸線Rl連接，輸出端ロ P2與輸出傳輸線R2連接，輸入傳輸線Rl的另一端與第一線圈LI的輸入端連接，第一線圈LI的輸出端與第一電容Cl的輸入極板相連接,第二線圈L2的輸出端與第二電容C2的輸入極板相連接，第三線圈L3的輸出端與第三電容C3的輸入極板相連接，第四線圈L4的輸出端與第四電容C4的輸入極板相連接，輸出傳輸線R2的另一端與第四線圈L4的輸出端連接；其中Z字形交叉I禹合電容Z位于第一線圈L1、第一電容Cl、第四線圈L4和第四電容C4的前方,兩端分別與地相連；級間耦合電容W位于第二電容C2和第三電容C3的后方，與其它元件無連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:所述第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4均采取的是金屬-介質-金屬(MM)形式的平板電容，其通過不同層之間極板實現(xiàn)，平板電容中間的介質由LTCC陶瓷基板構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的ー種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:所述第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4主要是通過一定長度且寬度較窄的傳輸線來構成，采用了疊層結構，層間通過圓柱通孔相連，使其在水平方向上的延伸縮減了垂直方向上的延伸，從而縮小了整個器件的體積。
4.根據(jù)權利要求1所述的ー種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:所述第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和所述第一線圈L1、第二線圈L2、第三線圈L3、第四線圈L4和級間耦合電容W均采用集總LC結構實現(xiàn)，輸入傳輸線R1、輸出傳輸線R2、Z字形交叉耦合電容均采用分布參數(shù)的帶狀線來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權利要求1所述的ー種微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:其中由第一線圈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構成的帶通濾波器呈左右對稱結構；即第一線圈LI和第四線圈L4的長度相同，第二線圈L2和第三線圈L3的長度相同，第一電容Cl和第四電容C4的面積相同，第二電容C2和第三電容C3的面積相同。
6.根據(jù)權利要求1所述的微型半集總半分布式490MHz帶通濾波器，其特征在于:其整體尺寸為5.2mmX 1.5mmX 3.2mm,其中長度為5.2mm,寬度為1.5mm,高度為3.2mm ;包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端ロ Pl、表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端ロ P2放置在濾波器的低端兩側，從下表面看，其焊盤寬度為0.3mm,高度為0.4mm,從左右兩側面看,其寬度為0.4mm,其長度為1.53mm,從前側看，其寬度為0.3mm,其長度為0.4mm ;上表面接地端以0.015mm的厚度覆蓋整個上表面面，從前側看，其長度為5.23，高度0.4mm,從左右兩側面看寬度為3.23mm,高為0.4mm,從上表面看，其長為5.23mm,寬為3.23mm ;下表面接地端位于輸入端口和輸出端ロ的中間，從下表面看，其長度為4mm，寬度為3.23mm,從前后兩側看，其長度為4mm,高度為 0.4mm n
【文檔編號】H01P1/203GK103531870SQ201310468421
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權日:2013年10月9日
【發(fā)明者】李雁, 陳相治, 吳建星, 吳迎春, 戴永勝 申請人:南京理工大學