度，從而可以調(diào)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和第一螺旋電感L1、第二螺旋電感L2、第三螺旋電感L3、第四螺旋電感L4的面積可以調(diào)節(jié)帶通濾波器中心頻率的的大小。通過調(diào)整Z字形交叉耦合電容Z可以調(diào)整帶外兩個(gè)零點(diǎn)的位置，以此來調(diào)整帶外抑制。
[0016]本發(fā)明是一種三維集成超小型帶通濾波器。其工作原理簡述如下:寬頻帶微波信號(hào)從輸入端口 Pl通過輸入電感Lin進(jìn)入到第一級(jí)諧振單元，通帶內(nèi)在第一級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過電感耦合和電容耦合進(jìn)入到第二級(jí)諧振單元，其余非第一級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過第一級(jí)諧振單元中的第一螺旋電感LI和第一電容Cl接地，從而實(shí)現(xiàn)了第一級(jí)濾波。經(jīng)過第一級(jí)濾波在第二級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過電感耦合和電容耦合進(jìn)入到第三級(jí)諧振單元，其余非第二級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過第二級(jí)諧振單元中的第二螺旋電感L20和第二電容(C2接地，從而實(shí)現(xiàn)了第二級(jí)濾波。經(jīng)過第二級(jí)濾波后在第三級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過電感耦合和電容耦合進(jìn)入到第四級(jí)諧振單元，其余非第三級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過第三級(jí)諧振單元中的第三螺旋電感L3和第三電容C3接地，從而實(shí)現(xiàn)了第三級(jí)濾波。經(jīng)過第三級(jí)濾波后在第四級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過輸出電感Lout由輸出端口 P2輸出，其余非第四級(jí)諧振單元諧振頻率附近的微波信號(hào)通過第四級(jí)諧振單元中的第四螺旋電感L4和第四電容C4接地，從而實(shí)現(xiàn)了第四級(jí)濾波。
[0017]本發(fā)明采用了半集總半分布式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的帶通帶通濾波器，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。
[0018]本發(fā)明微型半集總半分布式帶通濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，共有2個(gè)端口，即輸入端口 Pl和輸出端口 P2。上下兩層為屏蔽層，左右為金屬地。整個(gè)器件的體積為4mm*3.4mm*1.5mm，采用的LTCC陶瓷介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)為28，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。
[0019]本發(fā)明帶通濾波器的仿真曲線如圖2所示:該帶通帶通濾波器的中心頻率為540MHz，通帶帶寬為40MHz。通帶內(nèi)的插入損耗小于2dB。
[0020]本發(fā)明帶通濾波器使用了多層介質(zhì)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(nèi)插入損耗的前提下大大的增加了帶外抑制度。
[0021]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(diǎn)，便于與其它微波器件集成，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，使得所應(yīng)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(yīng)用前景非常廣闊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維集成超小型帶通濾波器，其特征在于:包括一個(gè)輸入端口(P1)、一個(gè)輸出端口(P2)、輸入電感(Lin)、輸出電感(Lout)、第一螺旋電感(LI)、第二螺旋電感(L2)、第三螺旋電感(L3)、第四螺旋電感(L4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、一個(gè)級(jí)間耦合電容(W)、一個(gè)Z字形交叉耦合電容(Z)以及接地板(GND);其中輸入端口(Pl)與輸入電感(Lin)連接，輸出端口(P2)與輸出電感(Lout)連接，輸入電感(Lin)的另一端與第一螺旋電感(LI)的輸入端連接，第一螺旋電感(LI)輸出端與第一電容(Cl)的輸入極板相連接，第二螺旋電感(L2)的輸出端與第二電容(C2)的輸入極板相連接，第三螺旋電感(L3)的輸出端與第三電容(C3)的輸入極板相連接，第四螺旋電感(L4)的輸出端與第四電容(C4)的輸入極板相連接，輸出電感(Lout)的另一端與第四螺旋電感(L4)的輸出端連接； 其中Z字形交叉耦合電容(Z)位于第一螺旋電感(LI)、第一電容(Cl)、第四螺旋電感(L4)和第四電容(C4)的上方，兩端分別與地相連； 級(jí)間耦合電容(W)位于第二電容(C2)和第三電容(C3)的下方，與其它元件無連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維集成超小型帶通濾波器，其特征在于:輸入端口(P1)、輸出端口(P2)、輸入電感(Lin)、輸出電感(Lout)、第一螺旋電感(LI)、第二螺旋電感(L2)、第三螺旋電感(L3)、第四螺旋電感(L4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、一個(gè)級(jí)間耦合電容(W)、一個(gè)Z字形交叉耦合電容(Z)以及接地板(GND)均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維集成超小型帶通濾波器，其特征在于:所述第一螺旋電感(LI)、第二螺旋電感(L2)、第三螺旋電感(L3)、第四螺旋電感(L4)通過傳輸線來構(gòu)成，采用了疊層結(jié)構(gòu)，層間通過圓柱通孔相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維集成超小型帶通濾波器，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)和第一螺旋電感(LI)、第二螺旋電感(L2)、第三螺旋電感(L3)、第四螺旋電感(L4)和級(jí)間耦合電容(W)均采用集總LC結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，輸入電感(Lin)、輸出電感(Lout)、Z字形交叉耦合電容(Z)均采用分布參數(shù)的帶狀線來實(shí)現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維集成超小型帶通濾波器，其特征在于:所述由第一螺旋電感(LI)、第二螺旋電感(L2 )、第三螺旋電感(L3 )、第四螺旋電感(L4 )、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)構(gòu)成的帶通濾波器呈左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，即螺旋電感(LI)和、第四螺旋電感(L4)長度相同，第二螺旋電感(L2)和第三螺旋電感(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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維集成超小型帶通濾波器，整個(gè)帶通濾波器采用半集總結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，包括輸入/輸出端口、四個(gè)并聯(lián)的諧振單元、一個(gè)級(jí)間耦合電容和一個(gè)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(shí)現(xiàn)級(jí)與級(jí)間的互連。通過LTCC疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)等效集總參數(shù)元件，該發(fā)明與現(xiàn)有其它技術(shù)相比具有體積小、成本低、選頻特性好、溫度穩(wěn)定性高、插入損耗小的優(yōu)點(diǎn)，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，適用于相應(yīng)微波毫米波頻段的通信、數(shù)字雷達(dá)、無線通信手持終端等對(duì)體積、電性能、溫度穩(wěn)定性和可靠性有苛刻要求的場合和相應(yīng)的系統(tǒng)中。
【IPC分類】H01P1/203
【公開號(hào)】CN104966868
【申請?zhí)枴緾N201510369485
【發(fā)明人】周圍, 李永帥, 戴永勝, 劉毅
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月29日