CN101609914A - 一种ltcc谐波抑制带通滤波器 - Google Patents

一种ltcc谐波抑制带通滤波器 Download PDF

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邓建华
王秉中
黄海燕
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Abstract

一种LTCC谐波抑制带通滤波器，属于电子技术领域，涉及谐波抑制带通滤波器。所述谐波抑制带通滤波器为具有1个传输零点的两级带通滤波器，采用可控传输零点的变形切比雪夫滤波器原型，并通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外谐波抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的***损耗对通带和阻带的要求。此外，该带通滤波器还具有成本低、有利于批量生产、良好的高频性能、温度性能等传统带通滤波器所没有的优点。本发明可广泛应用于射频无线通讯***中。

Description

一种LTCC谐波抑制带通滤波器
技术领域
本发明属于电子技术领域，它涉及一种带通滤波器，并具体涉及一种小型化低温共烧陶瓷(LTCC)谐波抑制带通滤波器。
背景技术
微波毫米波带通滤波器是微波毫米波射频***的一个关键部件，特别是在微波毫米波集成电路中，射频前端不仅需要带通滤波器的***损耗小、选择性好，而且要求带通滤波器的体积尽可能地小。而传统的带通滤波器往往体积都比较大，不能满足射频前端对器件小型化的要求。此外：带通滤波器的***损耗对通带和阻带的要求是不一样的：在通带内***损耗越小越好，以便绝大部分能量都可以通过网络；而在阻带内***衰减越大越好，以便能够抑制干扰或者其它不希望在终端看到的频率。但是对于一般带通滤波器，如果要抑制距离中心频率较近信号较强的杂波频率或者抑制的谐波频率时，阻带内的衰减就显得不足了。
发明内容
本发明提供一种基于LTCC技术的谐波抑制带通滤波器，该带通滤波器采用可控传输零点的变形切比雪夫滤波器原型，并通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外谐波抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的***损耗对通带和阻带的要求。此外，该带通滤波器还具有成本低、有利于批量生产、良好的高频性能、温度性能等传统带通滤波器所没有的优点。
本发明技术方案为：
一种LTCC谐波抑制带通滤波器，如图1所示，为具有1个传输零点的两级带通滤波器，其等效电路为一对称电路结构：带通滤波器的信号输入端接第一电容C1的输入端，第一电容C1的输出端通过耦合电容CI接第二电容C2的输入端，第二电容C2的输出端接带通滤波器的信号输出端；在第一电容C1的输出端与耦合电容CI之间的连接点与地之间具有第一并联谐振单元，在第二电容C2的输入端与耦合电容CI之间的连接点与地之间具有第二并联谐振单元；所述第一并联谐振单元由第一谐振电容Cr1和第一谐振电感Lr1并联而成，一端接地，另一端通过第一串联电容Cz1与第一电容C1的输出端相连；所述第二并联谐振单元由第二谐振电容Cr2和第二谐振电感Lr2并联而成，一端接地，另一端通过第二串联电容Cz2与第二电容C2的输入端相连。
整个谐波抑制带通滤波器为LTCC多层结构，如图2所示，由三层介质基板和四层导体层构成：第一导体层位于第一介质基板上表面；第二导体层位于第一、二介质基板之间；第三导体层位于第二、三介质基板之间；第四导体层位于第三介质基板下表面；所述三层介质基板为LTCC陶瓷介质基板，所述第一导体层采用LTCC印刷工艺印制于第一LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第二导体层采用LTCC印刷工艺印制于第二LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第三导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第四导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三LTCC陶瓷介质基板下表面。
所述第一导体层为两个相同的第一矩形金属膜，每个第一矩形金属膜分别具有一条金属微带线与之相连，两条金属微带线分别与整个带通滤波器的信号输入端和信号输出端相连，两个第一矩形金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第二导体层为两个相同的第二矩形金属膜，第二矩形金属膜的位置与第一金属膜相对应，两个第二矩形金属膜之间相互靠近的边各自具有叉指结构的金属膜与之相连，两个叉指结构的金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第三导体层为两个相同的第三矩形金属膜，每个第三矩形金属膜分别具有一条金属微带线与之相连，两个第三矩形金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第四导体层为全部覆盖第三介质基板下表面的金属地板层；所述第三导体层中与两个第三矩形金属膜分别相连的两条金属微带线的端头通过第三介质基板相应位置处的通孔与金属地板层相连。
第一导体层的第一矩形金属膜与第二导体层的第二矩形金属膜以及二者之间的介质层共同构成等效电路中的第一电容C1和第二电容C2；第二导体层的两个叉指结构的金属膜共同构成等效电路中的耦合电容CI；第二导体层的第二矩形金属膜与第三导体层的第三矩形金属膜以及二者之间的介质层共同构成等效电路中的第一串联电容Cz1和第二串联电容Cz2；第三导体层的第三矩形金属膜与金属地板层以及之间的介质层共同构成等效电路中的第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2，第三导体层中与两个第三矩形金属膜分别相连的金属微带线构成等效电路中的第一谐振电感Lr1和第二谐振电感Lr2。
本发明的有益效果是：
本发明通过LTCC多层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标情况下能够极大缩减带通滤波器体积；同时，该带通滤波器在在使用两极谐振情况下，能有效地增大带外谐波抑制效果，从而更好地兼顾带通滤波器的***损耗对通带和阻带的要求。本发明提供的带通滤波器具有体积小、性能优良、结构紧凑，可加工为贴片元件易于集成的优点。另外，该带通滤波器基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势。
附图说明
图1是本发明所述LTCC谐波抑制带通滤波器的等效电路图。
图2是本发明所述LTCC谐波抑制带通滤波器的结构示意图。
图3是本发明具体实施方式所述LTCC谐波抑制带通滤波器的侧视图。
图4是本发明具体实施方式所述LTCC谐波抑制带通滤波器的测试结果。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明具体实施方式的LTCC谐波抑制带通滤波器的结构及其等效电路在发明内容中已有详细描述，在此不再赘述，仅对各部分细节参数描述如下：
如图3所示：第一、二层介质基板厚度为0.1mm，第三层介质基板厚度为0.2mm，第四导体层厚度为0.017mm；导体层均采用的金属是金；介质基板材料为Ferro A6M型LTCC陶瓷材料，其相对介电常数Er为6.3，介质损耗角正切tan为0.001，导电率σ为3×109S/m；整个器件体积仅为3.5mm×4mm×0.6mm。
测试结果如图4所示，该带通滤波器工作于2.8-3.2G赫兹，下边带谐波位置处有1个传输零点，通带内插损小于1.2dB，通带内回波损耗大于16dB。由于在下边带谐波位置处产生了一个传输零点，使得下边带非常陡峭，从而增强了对频率的选择性，并且在只使用两极谐振的情况下，有效地增大了带外衰减和谐波抑制效果。
综上，本发明提供的带通滤波器具有体积小、性能优良、结构紧凑，可加工为贴片元件易于集成的优点。另外，该带通滤波器基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势。该带通滤波器可广泛应用于射频无线通讯***中。

Claims (1)

1、一种LTCC谐波抑制带通滤波器，为具有1个传输零点的两级带通滤波器，其等效电路为一对称电路结构：带通滤波器的信号输入端接第一电容C1的输入端，第一电容C1的输出端通过耦合电容CI接第二电容C2的输入端，第二电容C2的输出端接带通滤波器的信号输出端；在第一电容C1的输出端与耦合电容CI之间的连接点与地之间具有第一并联谐振单元，在第二电容C2的输入端与耦合电容CI之间的连接点与地之间具有第二并联谐振单元；所述第一并联谐振单元由第一谐振电容Cr1和第一谐振电感Lr1并联而成，一端接地，另一端通过第一串联电容Cz1与第一电容C1的输出端相连；所述第二并联谐振单元由第二谐振电容Cr2和第二谐振电感Lr2并联而成，一端接地，另一端通过第二串联电容Cz2与第二电容C2的输入端相连；
其特征在于：
整个谐波抑制带通滤波器为LTCC多层结构，由三层介质基板和四层导体层构成：第一导体层位于第一介质基板上表面；第二导体层位于第一、二介质基板之间；第三导体层位于第二、三介质基板之间；第四导体层位于第三介质基板下表面；所述三层介质基板为LTCC陶瓷介质基板，所述第一导体层采用LTCC印刷工艺印制于第一LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第二导体层采用LTCC印刷工艺印制于第二LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第三导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三LTCC陶瓷介质基板上表面，所述第四导体层采用LTCC印刷工艺印制于第三LTCC陶瓷介质基板下表面；
所述第一导体层为两个相同的第一矩形金属膜，每个第一矩形金属膜分别具有一条金属微带线与之相连，两条金属微带线分别与整个带通滤波器的信号输入端和信号输出端相连，两个第一矩形金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第二导体层为两个相同的第二矩形金属膜，第二矩形金属膜的位置与第一金属膜相对应，两个第二矩形金属膜之间相互靠近的边各自具有叉指结构的金属膜与之相连，两个叉指结构的金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第三导体层为两个相同的第三矩形金属膜，每个第三矩形金属膜分别具有一条金属微带线与之相连，两个第三矩形金属膜相互靠近但彼此不相连；所述第四导体层为全部覆盖第三介质基板下表面的金属地板层；所述第三导体层中与两个第三矩形金属膜分别相连的两条金属微带线的端头通过第三介质基板相应位置处的通孔与金属地板层相连；
第一导体层的第一矩形金属膜与第二导体层的第二矩形金属膜以及二者之间的介质层共同构成等效电路中的第一电容C1和第二电容C2；第二导体层的两个叉指结构的金属膜共同构成等效电路中的耦合电容CI；第二导体层的第二矩形金属膜与第三导体层的第三矩形金属膜以及二者之间的介质层共同构成等效电路中的第一串联电容Cz1和第二串联电容Cz2；第三导体层的第三矩形金属膜与金属地板层以及之间的介质层共同构成等效电路中的第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2，第三导体层中与两个第三矩形金属膜分别相连的金属微带线构成等效电路中的第一谐振电感Lr1和第二谐振电感Lr2。
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