本發(fā)明涉及濾波器，尤其涉及一種交叉耦合帶通濾波器。

背景技術(shù)：

隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，濾波器在微波集成電路中扮演著至關(guān)重要的角色，它對信號(hào)具有頻率選擇性，在通信系統(tǒng)中通過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。作為射頻發(fā)射和接收系統(tǒng)必不可少的一部分，濾波器在無線通信領(lǐng)域面臨著巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，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。這就使微波濾波器的小型化和輕量化作為一個(gè)熱點(diǎn)日益受到關(guān)注。微波濾波器在實(shí)現(xiàn)方式上有很多種，包括微帶、同軸腔體、介質(zhì)和波導(dǎo)等。其中，特別是微帶濾波器，因其具有小型化、工藝簡單、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)今研究的主要方向之一。通常情況下，通帶邊界頻率與通帶衰減、阻帶邊界頻率與阻帶衰減這兩項(xiàng)描述衰減特性的指標(biāo)，是微帶濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)，決定了其性能和種類(高通、低通、帶通、帶阻等)。對于無線通信以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，要到多個(gè)相近的頻段的帶通濾波器，而濾波器之間會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，這就需要濾波器的阻帶衰減非常好；與此同時(shí)，特別是一些尖端領(lǐng)域，系統(tǒng)對濾波器的尺寸和性能的要求也越來越高。

為了在器件小型化的同時(shí)降低其損耗，獲得更高的品質(zhì)因數(shù)，需要尋求新的材料和技術(shù)。在眾多的微波介質(zhì)板材中，低溫共燒陶瓷(LTCC)具有較多優(yōu)勢。LTCC技術(shù)是一種多層陶瓷上布線并進(jìn)行共燒的技術(shù)，能夠?qū)o源元件埋置于基板內(nèi)部，同時(shí)將有源器件帖裝于基板表面，在設(shè)計(jì)上具有很大靈活性，真正實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)聚合物和傳統(tǒng)陶瓷材料無法獲得的三維結(jié)構(gòu)。此外，由于介質(zhì)材料具有較高的介電常數(shù)，非常利于縮小元件需要的體積。另外，LTCC材料在高頻下具有較低的介質(zhì)損耗特性，可以降低功耗。不僅有利于元件的小型化，提高電路的組裝密度，而且有利于提高系統(tǒng)的可靠性，LTCC非常適合用于無線通訊模塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種交叉耦合帶通濾波器，用以解決現(xiàn)有濾波器的尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及性能等方面的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的帶通濾波器包括基體、印刷在基體表面的第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元、交叉耦合線、輸入端、輸出端；印刷在基體背面的金屬接地板；和穿透基體的金屬孔柱。其中第一諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線，第二諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線，第三諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線；第一諧振單元左側(cè)與輸入端連接，下端通過金屬孔柱與金屬接地板連接，第二諧振單元下端通過金屬孔柱與金屬接地板連接，第三諧振單元左側(cè)與輸出端連接，下端通過金屬孔柱與金屬接地板連接；信號(hào)從輸入端輸入，輸出端輸出，通過第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元和交叉耦合線間耦合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波。

作為優(yōu)選，第一諧振單元帶狀金屬線設(shè)置2-5個(gè)，第二諧振單元帶狀金屬線設(shè)置2-5個(gè),第三諧振單元帶狀金屬線設(shè)置2-5個(gè)，作為最優(yōu)選，第一諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，第二諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，第三諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)。

作為優(yōu)選，交叉耦合線為一段C字形帶狀金屬線。

作為優(yōu)選，輸入端為一段帶狀金屬線，輸出端為一段帶狀金屬線。

作為優(yōu)選，金屬孔柱材料為銅或金。

作為優(yōu)選，帶狀金屬線的材料采用銅，印刷在基體表面。

作為優(yōu)選，金屬接地板材料為銅，印刷在基體背面。

作為優(yōu)選，基體材料為羅杰斯板材或者氧化鋁陶瓷。

作為優(yōu)選，第一諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.25mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.1mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm；第二諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.78mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.85mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm；第三諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.25mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.1mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm；連接端帶狀金屬線寬度為0.2mm，線長為1.5mm；連接端帶狀金屬線寬度為0.2mm，線長為1.5mm；金屬孔柱直徑為0.2mm，長度為0.635mm。

作為優(yōu)選，第一諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.3mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.15mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm；第二諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.8mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.85mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm；第三諧振單元帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.3mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.15mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm；連接端帶狀金屬線寬度為0.25mm，線長為1.51mm；連接端帶狀金屬線寬度為0.25mm，線長為1.51mm；金屬孔柱直徑為0.2mm，長度為0.635mm。

本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元的下端通過金屬孔柱與金屬接地板連接，構(gòu)成四分之一波長諧振器結(jié)構(gòu)；信號(hào)從輸入端輸入，輸出端輸出，通過第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元和交叉耦合線間耦合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波；諧振單元間距以及金屬線物理長度決定了濾波器的頻率；帶狀金屬線的材料采用銅，金屬孔柱的材料采用銅或金。此技術(shù)方案不僅使本發(fā)明具有更高的頻率選擇性和更小的損耗，還通過縮短了金屬線的物理長度，便于集成，降低了制備成本和耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，減小了濾波器尺寸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明交叉耦合帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明交叉耦合帶通濾波器的性能曲線。

附圖標(biāo)記列表：

1-第一諧振單元，2-第二諧振單元，3-第三諧振單元，4-交叉耦合線，5-輸入端，6-輸出端，7-金屬接地板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做一個(gè)詳細(xì)的說明。

如圖1所示的一種交叉耦合帶通濾波器，包括基體、第一諧振單元1、第二諧振單元2、第三諧振單元3、交叉耦合線4、輸入端5、輸出端6、金屬孔柱、金屬接地板7；第一諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線，第二諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線，第三諧振單元包括多個(gè)長短不一的帶狀金屬線；第一諧振單元1左側(cè)與輸入端5連接，下端通過金屬孔柱與金屬接地板7連接，第二諧振單元2下端通過金屬孔柱與金屬接地板7連接，第三諧振單元3左側(cè)與輸出端6連接，下端通過金屬孔柱與金屬接地板7連接，信號(hào)從輸入端輸入，輸出端輸出，通過第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元和交叉耦合線間耦合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波。

為更具體地描述本發(fā)明的實(shí)施方法，以設(shè)計(jì)中心頻率4.5GHz，帶寬700MHz的交叉耦合帶通濾波器為例，詳細(xì)介紹所述的設(shè)計(jì)方法。

實(shí)施例1：

第一諧振單元1帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.25mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.1mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm，第二諧振單元2帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.78mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.85mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm，第三諧振單元3帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.25mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.1mm，帶狀金屬線間隙為0.11mm。連接端5為一段帶狀金屬，從板子邊緣與第一諧振單元1相連接，帶狀金屬線寬度為0.2mm，帶狀金屬線長為1.5mm。連接端6從板子邊緣與第三諧振單元3相連接，帶狀金屬線寬度為0.2mm，帶狀金屬線長為1.5mm。金屬孔柱為實(shí)心盲孔，連通諧振單元與背面金屬地，金屬孔柱直徑為0.2mm，長度為0.635mm。交叉耦合線4為一段C字形帶狀金屬線。金屬孔柱材料為銅。帶狀金屬線材料采用銅，印刷在基體表面。金屬接地板材料為銅，印刷在基體背面。基體材料為ROGERS6010。

本發(fā)明交叉耦合帶通濾波器的各項(xiàng)性能指標(biāo)采用HFSS軟件進(jìn)行測試，所得濾波器的性能曲線如附圖2所示。通帶頻率范圍為4.4GHz～4.7GHz，回波損耗小均小于-19dB，這說明濾波器具有優(yōu)良的性能。

實(shí)施例2：

第一諧振單元1帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.3mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.15mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm，第二諧振單元2帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.8mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為3.85mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm，第三諧振單元3帶狀金屬線設(shè)置3個(gè)，其中兩邊兩根帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.3mm，中間帶狀金屬線線寬為0.32mm，線長為4.15mm，帶狀金屬線間隙為0.1mm。連接端5為一段帶狀金屬，從板子邊緣與第一諧振單元1相連接，帶狀金屬線寬度為0.25mm，帶狀金屬線長為1.51mm。連接端6從板子邊緣與第三諧振單元3相連接，帶狀金屬線寬度為0.25mm，帶狀金屬線長為1.51mm。金屬孔位采用金屬化通孔，連通諧振單元與背面金屬地，金屬孔柱直徑為0.2mm，長度為0.635mm。交叉耦合線4為一段C字形帶狀金屬線。金屬孔柱材料為金。帶狀金屬線材料采用銅，印刷在基體表面。金屬接地板材料為銅，印刷在基體背面。基體材料為氧化鋁陶瓷。

本發(fā)明交叉耦合帶通濾波器的各項(xiàng)性能指標(biāo)采用HFSS軟件進(jìn)行測試，所得濾波器的性能曲線如附圖2所示。通帶頻率范圍為4.4GHz～4.7GHz，回波損耗小均小于-19dB，這說明濾波器具有優(yōu)良的性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。