基于ltcc的w波段高抑制帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，包括陶瓷基板，陶瓷基板上下表面金屬壁和側(cè)邊金屬壁，三十個(gè)金屬化通孔，由三十個(gè)金屬化通孔和陶瓷基板形成的六個(gè)諧振腔，第一諧振腔和第二諧振腔之間的第一耦合縫隙，第二諧振腔和第三諧振腔之間的第二耦合縫隙，第三諧振腔和第四諧振腔之間的第三耦合縫隙，第四諧振腔和第五諧振腔之間的第一耦合縫隙，第五諧振腔和第六諧振腔之間的第一耦合縫隙，以及上層金屬壁的共面波導(dǎo)輸入端口和輸出端口。本發(fā)明頻帶為W波段，具有頻段頻率覆蓋廣、插入損耗小、頻率選擇性好、諧波抑制特性好、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性好等突出優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于未來(lái)高速率數(shù)據(jù)無(wú)線通信具有有重大應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于微波毫米波電路的帶通濾波器，特別是一種基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信事業(yè)尤其是個(gè)人移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無(wú)線電頻譜的低端頻率已趨飽和。毫米波頻段高，甚至百分之一的帶寬就可以獲得IGHz的寬度，使得我們可以實(shí)現(xiàn)Gbps高數(shù)據(jù)速率通信系統(tǒng)，大大拓寬現(xiàn)已十分擁擠的通信頻譜，為更多用戶提供互不干擾的通道。W波段(80GHz/100GHz)毫米波受到煙霧、陰霾、血、霧氣和沙塵暴的影響較小，適合長(zhǎng)距離通信，在無(wú)線通信中具有巨大潛力。微波濾波器是微波和毫米波系統(tǒng)中不可缺少的重要器件，其性能的優(yōu)劣往往直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
[0003]傳統(tǒng)的微波混合集成電路由各種有源和無(wú)源分離器件焊接或粘貼在基片外部構(gòu)成，它和單片集成電路的聯(lián)合使用，使各種大容量的微波功能模塊得以實(shí)現(xiàn)。但是，整合性越高，制造成本也隨之急劇增加，再加上材料和工藝技術(shù)的某些限制，要做到將所有無(wú)源元件集成到IC中，仍有很大困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供通帶損耗低、頻率選擇性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、使用方便的基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，包括陶瓷基板，陶瓷基板上下表面金屬壁和側(cè)邊金屬壁，三十個(gè)金屬化通孔，由三十個(gè)金屬化通孔和陶瓷基板形成的六個(gè)諧振腔，第一諧振腔和第二諧振腔之間的第一耦合縫隙，第二諧振腔和第三諧振腔之間的第二耦合縫隙，第三諧振腔和第四諧振腔之間的第三耦合縫隙，第四諧振腔和第五諧振腔之間的第一耦合縫隙，第五諧振腔和第六諧振腔之間的第一耦合縫隙，以及上層金屬壁的共面波導(dǎo)輸入端口和輸出端口 ；
[0006]所述第一諧振腔由第一?六金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第二諧振腔由第一?十二金屬化通孔和陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第三諧振腔由第七?十八金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第四諧振腔由第十三?二十四金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第五諧振腔由第十九?三十金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第六諧振腔由第二十五?三十金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁、側(cè)邊金屬壁形成；第一諧振腔和第二諧振腔通過(guò)第一耦合縫隙耦合，第二諧振腔和第三諧振腔通過(guò)第二耦合縫隙耦合，第三諧振腔和第四諧振腔通過(guò)第三耦合縫隙耦合，第四諧振腔和第五諧振腔通過(guò)第四耦合縫隙耦合，第五諧振腔和第六諧振腔通過(guò)第五耦合縫隙耦合。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:(1)帶內(nèi)插入損耗小，頻率選擇性好，帶外抑制高；(2)電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，致使內(nèi)部少量通孔將波導(dǎo)腔分為6個(gè)諧振腔體，相鄰諧振腔的耦合通過(guò)通孔的間距來(lái)改變；(3)工藝上易于實(shí)現(xiàn)，相對(duì)與普通波導(dǎo)濾波器，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單用LTCC技術(shù)使得本發(fā)明加工難度降低；(4)生產(chǎn)成本降低，相對(duì)與SIW濾波器，諧振腔只是采用內(nèi)部少量通孔和金屬壁形成，這樣可以大大減少加工成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2為本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器的金屬化通孔位置示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器的幅頻特性仿真曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0011]低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic, LTCC)是一種電子封裝技術(shù)，采用多層陶瓷技術(shù)，能夠?qū)o(wú)源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)部，同時(shí)也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無(wú)源/有源集成的功能模塊。LTCC技術(shù)在成本、集成封裝、布線線寬和線間距、低阻抗金屬化、設(shè)計(jì)多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現(xiàn)出眾多優(yōu)點(diǎn)，已成為無(wú)源集成的主流技術(shù)。今年來(lái)在微波領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，具有高Q值，便于內(nèi)嵌無(wú)源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優(yōu)點(diǎn),利用LTCC技術(shù)，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。
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，包括陶瓷基板S，陶瓷基板S上下表面金屬壁Gl和側(cè)邊金屬壁G2，三十個(gè)金屬化通孔Vl?V30，由三十個(gè)金屬化通孔Vl?V30和陶瓷基板S形成的六個(gè)諧振腔Rl、R2、R3、R4、R5、R6，第一諧振腔Rl和第二諧振腔R2之間的第一耦合縫隙C12，第二諧振腔R2和第三諧振腔R3之間的第二耦合縫隙C23，第三諧振腔R3和第四諧振腔R4之間的第三耦合縫隙C34，第四諧振腔R4和第五諧振腔R5之間的第一耦合縫隙C45，第五諧振腔R5和第六諧振腔R6之間的第一耦合縫隙C56,以及上層金屬壁的共面波導(dǎo)輸入端口 Pl和輸出端口 P2 ;所述第一諧振腔Rl由第一?六金屬化通孔V1、V2、V3、V4、V5、V6與陶瓷基板S表面金屬壁Gl、側(cè)邊金屬壁G2形成?’第二諧振腔 R2 由第一?十二金屬化通孔 V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10, VlU V12 和陶瓷基板S表面金屬壁G1、側(cè)邊金屬壁G2形成；第三諧振腔R3由第七?十八金屬化通孔V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16、V17、V18 與陶瓷基板 S 表面金屬壁 G1、側(cè)邊金屬壁G2形成；第四諧振腔R4由第十三?二十四金屬化通孔V13、V14、V15、V16、V17、V18、V19、V20、V21、V22、V23、V24與陶瓷基板S表面金屬壁G1、側(cè)邊金屬壁G2形成；第五諧振腔R5 由第十九?三十金屬化通孔 V19、V20、V21、V22、V23、V24、V25、V26、V27、V28、V29、V30與陶瓷基板S表面金屬壁G1、側(cè)邊金屬壁G2形成；第六諧振腔R6由第二十五?三十金屬化通孔V25、V26、V27、V28、V29、V30與陶瓷基板S表面金屬壁Gl、側(cè)邊金屬壁G2形成；第一諧振腔Rl和第二諧振腔R2通過(guò)第一耦合縫隙C12耦合，第二諧振腔R2和第三諧振腔R3通過(guò)第二耦合縫隙C23耦合，第三諧振腔R3和第四諧振腔R4通過(guò)第三耦合縫隙C34耦合，第四諧振腔R4和第五諧振腔R5通過(guò)第四耦合縫隙C45耦合，第五諧振腔R5和第六諧振腔R6通過(guò)第五稱合縫隙C56 f禹合。
[0014]所述第一耦合縫隙C12是第一?三金屬化通孔V1、V2、V3與第四?六金屬化通孔V4、V5、V6之間的縫隙，第二耦合縫隙C23是第七?九金屬化通孔V7、V8、V9與第十?十二金屬化通孔V10、V11、V12之間的縫隙，第三耦合縫隙C34是第十三?十五金屬化通孔V13、V14、V15與第十六?十八金屬化通孔V16、V17、V18之間的縫隙，第四耦合縫隙C45是第十九?二i^一金屬化通孔V19、V20、V21與第二十二?二十四金屬化通孔V22、V23、V24之間的縫隙，第五稱合縫隙C56是第二十五?二十七金屬化通孔V25、V26、V27與第二十八?三十金屬化通孔V28、V29、V30之間的縫隙。
[0015]所述第一?三金屬化通孔V1、V2、V3與第四?六金屬化通孔V4、V5、V6不僅為第一諧振腔Rl和第二諧振腔R2提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第一?三金屬化通孔V1、V2、V3與第四?六金屬化通孔V4、V5、V6在第一諧振腔Rl的位置從而調(diào)整第二諧振腔R2的諧振頻率，同時(shí)第三金屬化通孔V3與第四金屬化通孔V4為第一耦合縫隙C12提供邊界；第七?九金屬化通孔V7、V8、V9與第十?十二金屬化通孔V10、VI1、V12不僅為第二諧振腔R2和第三諧振腔R3提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第七?九金屬化通孔V7、V8、V9與第十?十二金屬化通孔V10、VI1、V12在第二諧振腔R2的位置從而調(diào)整第三諧振腔R3的諧振頻率，同時(shí)第九金屬化通孔V9與第十金屬化通孔VlO為第二耦合縫隙C23提供邊界；第十三?十五金屬化通孔V13、V14、V15與第十六?十八金屬化通孔V16、V17、V18不僅為第三諧振腔R3和第四諧振腔R4提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第十三?十五金屬化通孔V13、V14、V15與第十六?十八金屬化通孔V16、V17、V18在第三諧振腔R3的位置從而調(diào)整第四諧振腔R4的諧振頻率，同時(shí)第十五金屬化通孔V15與第十六金屬化通孔V16為第三耦合縫隙C34提供邊界；第十九?二i^一金屬化通孔V19、V20、V21與第二十二?二十四金屬化通孔V22、V23、V24不僅為第四諧振腔R4和第五諧振腔R5提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第十九?二十一金屬化通孔V19、V20、V21與第二十二?二十四金屬化通孔V22、V23、V24在第四諧振腔R4的位置從而調(diào)整第五諧振腔R5的諧振頻率，同時(shí)第二十一三金屬化通孔V21與第二十二金屬化通孔V22為第四耦合縫隙C45提供邊界；第二十五?二十七金屬化通孔V25、V26、V27與第二十八?三十金屬化通孔V28、V29、V30不僅為第五諧振腔R5和第六諧振腔R6提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第二十五?二十七金屬化通孔V25、V26、V27與第二十八?三十金屬化通孔V28、V29、V30在第五諧振腔R5的位置從而調(diào)整第六諧振腔R6的諧振頻率，同時(shí)第二十七金屬化通孔V27與第二十八金屬化通孔V28為第五耦合縫隙C56提供邊界。
[0016]本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器的工作原理如下:寬頻帶微波信號(hào)從輸入端口 Pl進(jìn)入第一諧振腔Rl，通帶內(nèi)的微波信號(hào)通過(guò)第一耦合縫隙C12耦合到第二諧振腔R2，經(jīng)過(guò)第二耦合縫隙C23耦合到第三諧振腔R3，經(jīng)過(guò)第三耦合縫隙C34耦合到第四諧振腔R4，經(jīng)過(guò)第四耦合縫隙C45耦合到第五諧振腔R5，最后經(jīng)過(guò)第五耦合縫隙C56耦合到第六諧振腔R6到輸出端口 P2，通帶外的微波依次在六個(gè)諧振腔Rl、R2、R3、R4、R5、R6的諧振頻率外衰減。通過(guò)改變?nèi)畟€(gè)金屬化通孔Vl?V30的位置，可以微調(diào)諧振腔的諧振頻率，通過(guò)調(diào)整第一耦合縫隙C12、第二耦合縫隙C23、第三耦合縫隙C34、第四耦合縫隙C45、第五耦合縫隙C56的寬度可以改變通帶的寬度。
[0017]實(shí)施例1
[0018]本發(fā)明基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器的陶瓷基板相對(duì)介電常數(shù)為7.4、損耗角正切為0.002、長(zhǎng)X寬X高為3.4mmX 1.6mmX0.114mm,金屬化通孔的半徑均為
0.05mm,陶瓷基板的表面的金屬壁厚度為0.01mm。由圖3可以看出，通帶內(nèi)最小插入損耗為1.2dB,回波損耗小于16dB，帶寬為90GHz?100GHz，下邊帶抑制好于50dB，上邊帶抑制好于45dB。
[0019]綜上，本發(fā)明頻帶為W波段，具有頻段頻率覆蓋廣、插入損耗小、頻率選擇性好、諧波抑制特性好、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于未來(lái)高速率數(shù)據(jù)無(wú)線通信具有有重大應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，包括陶瓷基板(S)，陶瓷基板(S)上下表面金屬壁(Gl)和側(cè)邊金屬壁(G2)，三十個(gè)金屬化通孔(VI?V30)，由三十個(gè)金屬化通孔(VI?V30)和陶瓷基板(S)形成的六個(gè)諧振腔(RU R2、R3、R4、R5、R6)，第一諧振腔(Rl)和第二諧振腔(R2)之間的第一耦合縫隙(C12)，第二諧振腔(R2)和第三諧振腔(R3)之間的第二耦合縫隙(C23)，第三諧振腔(R3)和第四諧振腔(R4)之間的第三耦合縫隙(C34)，第四諧振腔(R4)和第五諧振腔(R5)之間的第一耦合縫隙(C45)，第五諧振腔(R5)和第六諧振腔(R6)之間的第一耦合縫隙(C56)，以及上層金屬壁的共面波導(dǎo)輸入端口(PD和輸出端口 (P2)； 所述第一諧振腔(Rl)由第一?六金屬化通孔(V1、V2、V3、V4、V5、V6)與陶瓷基板(S)表面金屬壁(G1)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第二諧振腔(R2)由第一?十二金屬化通孔(V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、VI1、V12)和陶瓷基板⑶表面金屬壁(Gl)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第三諧振腔(R3)由第七?十八金屬化通孔(V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16、V17、V18)與陶瓷基板(S)表面金屬壁(Gl)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第四諧振腔(R4)由第十三?二十四金屬化通孔(V13、V14、V15、V16、V17、V18、V19、V20、V21、V22、V23、V24)與陶瓷基板(S)表面金屬壁(Gl)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第五諧振腔(R5)由第十九?三十金屬化通孔(V19、V20、V21、V22、V23、V24、V25、V26、V27、V28、V29、V30)與陶瓷基板(S)表面金屬壁(G1)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第六諧振腔(R6)由第二十五?三十金屬化通孔(V25、V26、V27、V28、V29、V30)與陶瓷基板(S)表面金屬壁(Gl)、側(cè)邊金屬壁(G2)形成；第一諧振腔(Rl)和第二諧振腔(R2)通過(guò)第一耦合縫隙(C12)耦合，第二諧振腔(R2)和第三諧振腔(R3)通過(guò)第二耦合縫隙(C23)耦合，第三諧振腔(R3)和第四諧振腔(R4)通過(guò)第三耦合縫隙(C34)耦合，第四諧振腔(R4)和第五諧振腔(R5)通過(guò)第四耦合縫隙(C45)耦合，第五諧振腔(R5)和第六諧振腔(R6)通過(guò)第五耦合縫隙(C56)耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，所述第一耦合縫隙(C12)是第一?三金屬化通孔(V1、V2、V3)與第四?六金屬化通孔(V4、V5、V6)之間的縫隙，第二耦合縫隙(C23)是第七?九金屬化通孔(V7、V8、V9)與第十?十二金屬化通孔(V10、VI1、V12)之間的縫隙，第三耦合縫隙(C34)是第十三?十五金屬化通孔(V13、V14.V15)與第十六?十八金屬化通孔(V16、V17、V18)之間的縫隙，第四耦合縫隙(C45)是第十九?二i^一金屬化通孔(V19、V20、V21)與第二十二?二十四金屬化通孔(V22、V23、V24)之間的縫隙，第五耦合縫隙(C56)是第二十五?二十七金屬化通孔(V25、V26、V27)與第二十八?三十金屬化通孔(V28、V29、V30)之間的縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的W波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，所述第一?三金屬化通孔(V1、V2、V3)與第四?六金屬化通孔(V4、V5、V6)不僅為第一諧振腔(Rl)和第二諧振腔(R2)提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第一?三金屬化通孔(V1、V2、V3)與第四?六金屬化通孔(V4、V5、V6)在第一諧振腔(Rl)的位置從而調(diào)整第二諧振腔(R2)的諧振頻率，同時(shí)第三金屬化通孔(V3)與第四金屬化通孔(V4)為第一耦合縫隙(C12)提供邊界；第七?九金屬化通孔(V7、V8、V9)與第十?十二金屬化通孔(V10、V11、V12)不僅為第二諧振腔(R2)和第三諧振腔(R3)提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第七?九金屬化通孔(V7、V8、V9)與第十?十二金屬化通孔(V10、V11、V12)在第二諧振腔(R2)的位置從而調(diào)整第三諧振腔(R3)的諧振頻率，同時(shí)第九金屬化通孔(V9)與第十金屬化通孔(VlO)為第二耦合縫隙(C23)提供邊界；第十三?十五金屬化通孔(V13、V14、V15)與第十六?十八金屬化通孔(V16、V17、V18)不僅為第三諧振腔(R3)和第四諧振腔(R4)提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第十三?十五金屬化通孔(V13、V14、V15)與第十六?十八金屬化通孔(V16、V17、V18)在第三諧振腔(R3)的位置從而調(diào)整第四諧振腔(R4)的諧振頻率，同時(shí)第十五金屬化通孔(V15)與第十六金屬化通孔(V16)為第三耦合縫隙(C34)提供邊界；第十九?二十一金屬化通孔(V19、V20、V21)與第二十二?二十四金屬化通孔(V22、V23、V24)不僅為第四諧振腔(R4)和第五諧振腔(R5)提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第十九?二十一金屬化通孔(V19、V20.V21)與第二十二?二十四金屬化通孔(V22、V23、V24)在第四諧振腔(R4)的位置從而調(diào)整第五諧振腔(R5)的諧振頻率，同時(shí)第二十一三金屬化通孔(V21)與第二十二金屬化通孔(V22)為第四耦合縫隙(C45)提供邊界；第二十五?二十七金屬化通孔(V25、V26、V27)與第二十八?三十金屬化通孔(V28、V29、V30)不僅為第五諧振腔(R5)和第六諧振腔(R6)提供邊界，并且能夠通過(guò)調(diào)整第二十五?二十七金屬化通孔(V25、V26、V27)與第二十八?三十金屬化通孔(V28、V29、V30)在第五諧振腔(R5)的位置從而調(diào)整第六諧振腔(R6)的諧振頻率，同時(shí)第二十七金屬化通孔(V27)與第二十八金屬化通孔(V28)為第五耦合縫隙(C56)提供邊界。
【文檔編號(hào)】H01P1/205GK104134839SQ201410378401
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】陳龍, 周圍, 許心影, 顧家, 戴永勝 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)