一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，所述帶通濾波器為對稱電路結(jié)構(gòu)，是通過LTCC多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)等效集總參數(shù)元件，在實(shí)現(xiàn)同等技術(shù)指標(biāo)的前提下能夠顯著減小器件的尺寸。并且有利于電路的小型化、微型化，及高精度元器件的安裝，一體化的設(shè)計(jì)適合于自動(dòng)化表面貼裝生產(chǎn)，性能穩(wěn)定。
【專利說明】一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波領(lǐng)域，特別是一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻無源元件于現(xiàn)今通訊系統(tǒng)之中扮演了相當(dāng)重要的角色，無論是基礎(chǔ)的電感、電容、電阻器亦或是天線、平衡至非平衡轉(zhuǎn)換器等器件，都是無線通訊系統(tǒng)中不可或缺的。其中，射頻帶通濾波器又往往是系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一個(gè)器件，其主要功能是為頻譜中選取出所需頻段的信號(hào)，除此之外并針對通帶外的干擾信號(hào)提供適當(dāng)?shù)乃p量。在系統(tǒng)之中，濾波器的位置通常在天線之后，且在低噪聲放大器之前，故一個(gè)良好的帶通濾波器必須具備有在同帶內(nèi)低插入損耗，在通帶外則具備足夠的衰減量等特性。近十年來，由于手持行動(dòng)裝置及無線網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，亦使得射頻帶通濾波器的商品化發(fā)展迅速，其整體產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值也相應(yīng)增加。所以應(yīng)電子產(chǎn)品輕、薄、端、小的發(fā)展趨勢下，一個(gè)具有良好電氣特性及適當(dāng)尺寸的射頻帶通濾波器具有很大的市場價(jià)值。
[0003]隨著近年來微波電路設(shè)計(jì)仿真技術(shù)和工藝的發(fā)展，對射頻系統(tǒng)的小型化需求也越來越高，而濾波器的小型化更是首當(dāng)其沖，如何在保證一定的性能指標(biāo)下盡可能地減小濾波器的體積成為了小型化射頻系統(tǒng)需要解決的一個(gè)重要問題。同時(shí)，隨著頻譜資源的日益緊張，保證可用信號(hào)通過的同時(shí)對其他信號(hào)抑制的要求也越來越嚴(yán)格。LTCC(低溫共燒陶瓷)技術(shù)是近年發(fā)展起來的多層陶瓷工藝技術(shù)，利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)陶瓷基板工藝無法實(shí)現(xiàn)的三維結(jié)構(gòu)。使用LTCC技術(shù)設(shè)計(jì)微波無源器件具有非常大的靈活性。如何充分利用LTCC工藝的優(yōu)勢，通過合理布局，確定濾波器的結(jié)構(gòu)，并且使得設(shè)計(jì)具有一定的穩(wěn)定性，在必要的加工誤差范圍內(nèi)仍能保證產(chǎn)品的成功率是LTCC濾波器設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，該帶通濾波器的電路為對稱結(jié)構(gòu)，具體包括:輸入信號(hào)電極Pl、輸出信號(hào)電極P2、輸入電感Lin、輸出電感Lout、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14、上屏蔽層和下屏蔽層；
其中輸入電感Lin、輸出電感Lout為單層帶狀線結(jié)構(gòu)，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4均為雙層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)，級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14均為單層金屬板結(jié)構(gòu)；
第一電感LI與第一電容Cl相并聯(lián),第一電感LI的一端與第一電容Cl的一端相連,第一電感LI的另一端和第一電容Cl的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第一諧振器；
第二電感L2與第二電容C2相并聯(lián)，第二電感L2的一端與第二電容C2的一端相連，第二電感L2的另一端和第二電容C2的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第二諧振器； 第三電感L3與第三電容C3相并聯(lián)，第三電感L3的一端與第三電容C3的一端相連，第三電感L3的另一端和第三電容C3的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第三諧振器；
第四電感L4與第四電容C4相并聯(lián)，第四電感L4的一端與第四電容C4的一端相連，第四電感L4的另一端和第四電容C4的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第四諧振器；上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個(gè)諧振器均位于上屏蔽層和下屏蔽層之間，其中第一諧振器與第四諧振器位于同一水平面上，第二諧振器與第三諧振器位于同一水平面上，并且第一諧振器位于第二諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合，第四諧振器位于第三諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合。
[0006]所述級間耦合電容C23位于諧振器和下屏蔽層之間，調(diào)節(jié)極板C14位于諧振器和上屏蔽層之間，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器中的電感和電容均與級間耦合電容C23和調(diào)節(jié)極板C14平行放置。
[0007]所述第一諧振器與第四諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，第二諧振器與第三諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，即第一電感LI與第四電感L4具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電感L2與第三電感L3具有相同的結(jié)構(gòu)；第一電容Cl與第四電容C4具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電容C2與第三電容C3具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0008]所述輸入信號(hào)電極P1、輸出信號(hào)電極P2、輸入電感Lin、輸出電感Lout、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14均為多層低溫共燒陶瓷工藝燒制的器件。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:低溫共燒陶瓷介質(zhì)多層的濾波器，體積小、并且有利于電路的小型化、微型化，及高精度元器件的安裝，一體化的設(shè)計(jì)適合于自動(dòng)化表面貼裝生產(chǎn)，性能穩(wěn)定。
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)主視圖。
[0012]圖2是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0014]圖4是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真曲線。
[0015]圖5是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結(jié)構(gòu)的電原理圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明公開了一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，該帶通濾波器的電路為對稱結(jié)構(gòu)，具體包括:輸入信號(hào)電極Pl、輸出信號(hào)電極P2、輸入電感Lin、輸出電感Lout、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14、上屏蔽層和下屏蔽層；
其中輸入電感Lin、輸出電感Lout為單層帶狀線結(jié)構(gòu)，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4均為雙層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)，級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14均為單層金屬板結(jié)構(gòu)；
第一電感LI與第一電容Cl相并聯(lián),第一電感LI的一端與第一電容Cl的一端相連,第一電感LI的另一端和第一電容Cl的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第一諧振器；
第二電感L2與第二電容C2相并聯(lián)，第二電感L2的一端與第二電容C2的一端相連，第二電感L2的另一端和第二電容C2的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第二諧振器；
第三電感L3與第三電容C3相并聯(lián)，第三電感L3的一端與第三電容C3的一端相連，第三電感L3的另一端和第三電容C3的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第三諧振器；
第四電感L4與第四電容C4相并聯(lián)，第四電感L4的一端與第四電容C4的一端相連，第四電感L4的另一端和第四電容C4的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第四諧振器；上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個(gè)諧振器均位于上屏蔽層和下屏蔽層之間，其中第一諧振器與第四諧振器位于同一水平面上，第二諧振器與第三諧振器位于同一水平面上，并且第一諧振器位于第二諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合，第四諧振器位于第三諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合。
[0017]所述級間耦合電容C23位于諧振器和下屏蔽層之間，調(diào)節(jié)極板C14位于諧振器和上屏蔽層之間，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器中的電感和電容均與級間耦合電容C23和調(diào)節(jié)極板C14平行放置。
[0018]所述第一諧振器與第四諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，第二諧振器與第三諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，即第一電感LI與第四電感L4具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電感L2與第三電感L3具有相同的結(jié)構(gòu)；第一電容Cl與第四電容C4具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電容C2與第三電容C3具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0019]所述輸入信號(hào)電極P1、輸出信號(hào)電極P2、輸入電感Lin、輸出電感Lout、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、級間耦合電容C23、調(diào)節(jié)極板C14均為多層低溫共燒陶瓷工藝燒制的器件。
[0020]本發(fā)明采用了多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了濾波性能，其中多層結(jié)構(gòu)采用低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)與其它多層基板技術(shù)相比較，更易于實(shí)現(xiàn)多層布線與封裝一體化結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小體積和重量，提高可靠性，因此該技術(shù)可在實(shí)現(xiàn)相同指標(biāo)的前提下顯著減小器件體積，提高器件集成度。
[0021]本發(fā)明寬帶帶通濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，整個(gè)器件的體積為
4.8mm*4.2mm*1.5mm,采用的LTCC套陶瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)為27，介質(zhì)損耗角正切為
0.002，實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)體采用銀，其中每層陶瓷介質(zhì)基板的厚度為0.01mm，為了提高成品率，層與層之間的距離為0.04_，連接層與層之間的圓柱通孔高度也為0.04_。
[0022]本發(fā)明寬帶帶通濾波器的仿真曲線如圖2所示:該寬帶帶通濾波器的中心頻率為170MHz，通帶帶寬為60MHz。通帶內(nèi)的插入損耗小于3dB，由于在上、下邊帶各產(chǎn)生了一個(gè)傳輸零點(diǎn)，使得上、下邊帶非常陡峭，在DC〈f〈100MHz時(shí)，帶外抑制優(yōu)于30 dB，280MHz<f<600MHz時(shí)，帶外抑制優(yōu)于45 dB，可見性能較高。
[0023]綜上，本新型結(jié)構(gòu)提供的帶通濾波器具有體積小、選頻特性好、結(jié)構(gòu)緊湊，可加工為貼片元件易于集成的優(yōu)點(diǎn)。另外，該帶通濾波器基于LTCC工藝，具有批量生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。該帶通濾波器可廣泛應(yīng)用于射頻無線通訊系統(tǒng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，其特征在于，該帶通濾波器的電路為對稱結(jié)構(gòu)，具體包括:輸入信號(hào)電極[P1]、輸出信號(hào)電極[P2]、輸入電感[Lin]、輸出電感[Lout]、第一電感[LI]、第二電感[L2]、第三電感[L3]、第四電感[L4]、第一電容[Cl]、第二電容[C2]、第三電容[C3]、第四電容[C4]、級間耦合電容[C23]、調(diào)節(jié)極板[C14]、上屏蔽層和下屏蔽層； 其中輸入電感[Lin]、輸出電感[Lout]為單層帶狀線結(jié)構(gòu)，第一電感[LI]、第二電感[L2]、第三電感[L3]、第四電感[L4]均為雙層矩形螺旋線圈結(jié)構(gòu)，第一電容[Cl]、第二電容[C2]、第三電容[C3]、第四電容[C4]均為雙層金屬板結(jié)構(gòu)，級間耦合電容[C23]、調(diào)節(jié)極板[C14]均為單層金屬板結(jié)構(gòu)； 第一電感[LI]與第一電容[Cl]相并聯(lián),第一電感[LI]的一端與第一電容[Cl]的一端相連，第一電感[LI]的另一端和第一電容[Cl]的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第一諧振器； 第二電感[L2]與第二電容[C2]相并聯(lián)，第二電感[L2]的一端與第二電容[C2]的一端相連，第二電感[L2]的另一端和第二電容[C2]的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第二諧振器； 第三電感[L3]與第三電容[C3]相并聯(lián)，第三電感[L3]的一端與第三電容[C3]的一端相連，第三電感[L3]的另一端和第三電容[C3]的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第三諧振器； 第四電感[L4]與第四電容[C4]相并聯(lián)，第四電感[L4]的一端與第四電容[C4]的一端相連，第四電感[L4]的另一端和第四電容[C4]的另一端分別接地，上述兩個(gè)器件構(gòu)成第四諧振器； 上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個(gè)諧振器均位于上屏蔽層和下屏蔽層之間，其中第一諧振器與第四諧振器位于同一水平面上，第二諧振器與第三諧振器位于同一水平面上，并且第一諧振器位于第二諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合，第四諧振器位于第三諧振器的上方，二者在下屏蔽層的投影不重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，其特征在于，級間耦合電容[C23]位于諧振器和下屏蔽層之間，調(diào)節(jié)極板[C14]位于諧振器和上屏蔽層之間，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器中的電感和電容均與級間耦合電容[C23]和調(diào)節(jié)極板[C14]平行放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，其特征在于，第一諧振器與第四諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，第二諧振器與第三諧振器成對稱結(jié)構(gòu)，即第一電感[LI]與第四電感[L4]具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電感[L2]與第三電感[L3]具有相同的結(jié)構(gòu)；第一電容[Cl]與第四電容[C4]具有相同的結(jié)構(gòu)；第二電容[C2]與第三電容[C3]具有相同的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，其特征在于，輸入信號(hào)電極[P1]、輸出信號(hào)電極[P2]、輸入電感[Lin]、輸出電感[Lout]、第一電感[LI]、第二電感[L2]、第三電感[L3]、第四電感[L4]、第一電容[Cl]、第二電容[C2]、第三電容[C3]、第四電容[C4]、級間耦合電容[C23]、調(diào)節(jié)極板[C14]均為多層低溫共燒陶瓷工藝燒制的器件。
【文檔編號(hào)】H03H5/00GK103956985SQ201410164477
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李雁, 陳相治, 束鋒, 朱丹, 戴永勝, 周衍芳, 張超, 楊茂雅, 潘航, 許心影, 李永帥, 周圍 申請人:南京理工大學(xué)