一種具有多層結構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構的帶通濾波器，所述帶通濾波器為對稱電路結構，是通過LTCC多層結構實現(xiàn)等效集總參數(shù)元件，在實現(xiàn)同等技術指標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，一體化的設計適合于自動化表面貼裝生產，性能穩(wěn)定。
【專利說明】一種具有多層結構的帶通濾波器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微波領域，特別是一種具有多層結構的帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]射頻無源元件于現(xiàn)今通訊系統(tǒng)之中扮演了相當重要的角色，無論是基礎的電感、電容、電阻器亦或是天線、平衡至非平衡轉換器等器件，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)中最關鍵的一個器件，其主要功能是為頻譜中選取出所需頻段的信號，除此之外并針對通帶外的干擾信號提供適當?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，故一個良好的帶通濾波器必須具備有在同帶內低插入損耗，在通帶外則具備足夠的衰減量等特性。近十年來，由于手持行動裝置及無線網絡的蓬勃發(fā)展，亦使得射頻帶通濾波器的商品化發(fā)展迅速，其整體產業(yè)經濟價值也相應增加。所以應電子產品輕、薄、端、小的發(fā)展趨勢下，一個具有良好電氣特性及適當尺寸的射頻帶通濾波器具有很大的市場價值。
[0003]隨著近年來微波電路設計仿真技術和工藝的發(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其沖，如何在保證一定的性能指標下盡可能地減小濾波器的體積成為了小型化射頻系統(tǒng)需要解決的一個重要問題。同時，隨著頻譜資源的日益緊張，保證可用信號通過的同時對其他信號抑制的要求也越來越嚴格。LTCC(低溫共燒陶瓷)技術是近年發(fā)展起來的多層陶瓷工藝技術，利用該技術可以實現(xiàn)傳統(tǒng)陶瓷基板工藝無法實現(xiàn)的三維結構。使用LTCC技術設計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，確定濾波器的結構，并且使得設計具有一定的穩(wěn)定性，在必要的加工誤差范圍內仍能保證產品的成功率是LTCC濾波器設計的一個關鍵問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種具有多層結構的帶通濾波器。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種具有多層結構的帶通濾波器，該帶通濾波器的電路為對稱結構，具體包括:輸入信號電極Pl、輸出信號電極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為單層帶狀線結構，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構，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4均為雙層金屬板結構，級間耦合電容C23、調節(jié)極板C14均為單層金屬板結構；
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，上述兩個器件構成第一諧振器；
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，上述兩個器件構成第二諧振器； 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，上述兩個器件構成第三諧振器；
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，上述兩個器件構成第四諧振器；上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個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構，第二諧振器與第三諧振器成對稱結構，即第一電感LI與第四電感L4具有相同的結構；第二電感L2與第三電感L3具有相同的結構；第一電容Cl與第四電容C4具有相同的結構；第二電容C2與第三電容C3具有相同的結構。
[0008]所述輸入信號電極P1、輸出信號電極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)有技術相比，其有益效果為:低溫共燒陶瓷介質多層的濾波器，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，一體化的設計適合于自動化表面貼裝生產，性能穩(wěn)定。
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
【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構的三維結構主視圖。
[0012]圖2是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結構的三維結構側視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結構的三維結構俯視圖。
[0014]圖4是本發(fā)明一種帶通濾波器電路及其多層結構的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構的電原理圖。
[0016]【具體實施方式】:
結合圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明公開了一種具有多層結構的帶通濾波器，該帶通濾波器的電路為對稱結構，具體包括:輸入信號電極Pl、輸出信號電極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為單層帶狀線結構，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構，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4均為雙層金屬板結構，級間耦合電容C23、調節(jié)極板C14均為單層金屬板結構；
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，上述兩個器件構成第一諧振器；
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，上述兩個器件構成第二諧振器；
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，上述兩個器件構成第三諧振器；
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，上述兩個器件構成第四諧振器；上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個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構，第二諧振器與第三諧振器成對稱結構，即第一電感LI與第四電感L4具有相同的結構；第二電感L2與第三電感L3具有相同的結構；第一電容Cl與第四電容C4具有相同的結構；第二電容C2與第三電容C3具有相同的結構。
[0019]所述輸入信號電極P1、輸出信號電極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)明采用了多層結構實現(xiàn)了濾波性能，其中多層結構采用低溫共燒陶瓷工藝實現(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，進一步減小體積和重量，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。
[0021]本發(fā)明寬帶帶通濾波器的整體結構示意圖如圖1所示，整個器件的體積為
4.8mm*4.2mm*1.5mm,采用的LTCC套陶瓷介質的相對介電常數(shù)為27，介質損耗角正切為
0.002，實現(xiàn)多層結構的金屬導體采用銀，其中每層陶瓷介質基板的厚度為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。通帶內的插入損耗小于3dB，由于在上、下邊帶各產生了一個傳輸零點，使得上、下邊帶非常陡峭，在DC〈f〈100MHz時，帶外抑制優(yōu)于30 dB，280MHz<f<600MHz時，帶外抑制優(yōu)于45 dB，可見性能較高。
[0023]綜上，本新型結構提供的帶通濾波器具有體積小、選頻特性好、結構緊湊，可加工為貼片元件易于集成的優(yōu)點。另外，該帶通濾波器基于LTCC工藝，具有批量生產成本低的優(yōu)勢。該帶通濾波器可廣泛應用于射頻無線通訊系統(tǒng)中。
【權利要求】
1.一種具有多層結構的帶通濾波器，其特征在于，該帶通濾波器的電路為對稱結構，具體包括:輸入信號電極[P1]、輸出信號電極[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]為單層帶狀線結構，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構，第一電容[Cl]、第二電容[C2]、第三電容[C3]、第四電容[C4]均為雙層金屬板結構，級間耦合電容[C23]、調節(jié)極板[C14]均為單層金屬板結構； 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，上述兩個器件構成第一諧振器； 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，上述兩個器件構成第二諧振器； 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，上述兩個器件構成第三諧振器； 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，上述兩個器件構成第四諧振器； 上屏蔽層和下屏蔽層相互平行，上述四個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.根據權利要求1所述的一種具有多層結構的帶通濾波器，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]和調節(jié)極板[C14]平行放置。
3.根據權利要求1所述的一種具有多層結構的帶通濾波器，其特征在于，第一諧振器與第四諧振器成對稱結構，第二諧振器與第三諧振器成對稱結構，即第一電感[LI]與第四電感[L4]具有相同的結構；第二電感[L2]與第三電感[L3]具有相同的結構；第一電容[Cl]與第四電容[C4]具有相同的結構；第二電容[C2]與第三電容[C3]具有相同的結構。
4.根據權利要求1所述的一種具有多層結構的帶通濾波器，其特征在于，輸入信號電極[P1]、輸出信號電極[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】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