CN101621145A - L波段低损耗高抑制微型带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，包括适用于表面安装的输入/输出接口；采用三层折叠耦合带状线实现的五个并联谐振单元；四个零点设置电路；输入和输出电感，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、相位频率特性线性度好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，特别适用于雷达、通信、箭载、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持和便携终端产品中，以及对体积、重量、电性能及可靠性等有苛刻要求的相应频段***中。

Description

L波段低损耗高抑制微型带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种L波段低损耗高抑制微型带通滤波器。

背景技术

在微波毫米波通信、雷达等***中，尤其是移动手持式无线通信终端和单兵卫星移动通信终端及军用与民用多模和多路通信***终端、机载、弹载、宇航通信***中，高阻带抑制微型微波中频带通滤波器是该波段接收和发射支路中的关键电子部件，描述这种部件性能的主要技术指标有：通带工作频率范围、阻带频率范围、通带输入/输出电压驻波比、通带***损耗、阻带衰减、形状因子、***相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。常规的滤波器设计方法，如发夹型滤波器结构、谐振腔滤波器结构和同轴线滤波器结构等体积和***损耗较大，在许多应用场合(如：机载、弹载、宇航通信、手持无线终端、单兵移动通信终端等)均受到很大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定、相位频率特性线性变化的低损耗高抑制微型微波带通滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口、输入电感、第一级并联谐振单元、第一零点设置电路、第二级并联谐振单元、第二零点设置电路、第三级并联谐振单元、第三零点设置电路、第四级并联谐振单元、第四零点设置电路、第五级并联谐振单元、输出电感、表面安装的50欧姆阻抗输出端口和接地端，输入端口与输入电感连接，输出端口与输出电感连接，该输出电感与输入电感之间并联第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元、第四级并联谐振单元和第五级并联谐振单元，在第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间串联第一零点设置电路；第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间串联第二零点设置电路；第三级并联谐振单元与第四级并联谐振单元之间串联第三零点设置电路；第四级并联谐振单元与第五级并联谐振单元之间串联第四零点设置电路；所述的第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元第四级并联谐振单元和第五级并联谐振单元分别接地。

本发明与现有技术相比，由于采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成以及立体折叠带状线实现并联谐振单元和零点设置电路，所带来的显著优点是：(1)通带内损耗低、带外抑制高(2)体积小、重量轻、可靠性高；(3)电性能优异，相位频率特性线性变化；(4)电性能温度稳定性高；(5)电路实现结构简单；(6)电性能一致性好，可实现大批量生产；(7)成本低；(8)使用安装方便，可以用全自动贴片机安装和焊接；(9)特别适用于火箭、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持终端中，以及对体积、重量、性能、可靠性有苛刻要求的相应***中。

附图说明

图1是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器的电原理图。

图2是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器的外形及内部结构示意图。

图3是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器的并联谐振单元结构示意图。

图4是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器的实施例的实物照片。

图5是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器尺寸和焊盘图。

图6是本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器实施例的主要性能测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、图2、图3，本发明一种L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感L6、第一级并联谐振单元L1、C1，第一零点设置电路L12、C12，第二级并联谐振单元L2、C2，第二零点设置电路L23、C23，第三级并联谐振单元L3、C3，第三零点设置电路L34、C34，第四级并联谐振单元L3、C3，第四零点设置电路L45、C45，第五级并联谐振单元L5，C5，输出电感L7，表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2和接地端，输入端口P1与输入电感L6连接，输出端口P2与输出电感L7连接，该输出电感L7与输入电感L6之间并联第一级并联谐振单元L1、C1，第二级并联谐振单元L2、C2，第三级并联谐振单元L3、C3，第四级并联谐振单元L4、C4和第五级并联谐振单元L5、C5，在第一级并联谐振单元L1、C1与第二级并联谐振单元L2、C2之间串联第一零点设置电路L12、C12；第二级并联谐振单元L2、C2与第三级并联谐振单元L3、C3之间串联第二零点设置电路L23、C23；第三级并联谐振单元L3、C3与第四级并联谐振单元L4、C4之间串联第三零点设置电路L34、C34；第四级并联谐振单元L4、C4与第五级并联谐振单元L5、C5之间串联第四零点设置电路L45、C45；所述的第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3第四级并联谐振单元L4、C4和第五级并联谐振单元L5、C5分别接地。

本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，表面安装的50欧姆阻抗输入端口P1一端接输入信号，另一端接输入电感L6的一端，输入电感L6的另一端分别与第一级并联谐振单元L1、C1的一端和第一零点设置电路L12，C12的一端连接，其中第一级并联谐振单元L1、C1由第一电感L1和第一电容C1并联而成，第一零点设置电路L12、C12由第一零点电感L12和第一零点电容C12并联而成；第一零点设置电路L12、C12的另一端分别与第二级并联谐振单元L2、C2和第二零点设置电路L23、C23的一端相连，第二级并联谐振单元L2、C2由第二电感L2和第二电容C2并联而成，第二零点设置电路L23、C23由第二零点电感L23和第二零点电容C23并联而成；第二零点设置电路L23、C23的另一端分别与第三级并联谐振单元L3，C3和第三零点设置电路L34，C34的一端相连，第三级并联谐振单元L3、C3由第三电感L3和第三电容C3并联而成，第三零点设置电路L34、C34由第三零点电感L34和第三零点电容C34并联而成；所述的第三零点设置电路L34、C34的另一端分别与第四级并联谐振单元L4，C4和第四零点设置电路L45，C45的一端相连，第四级并联谐振单元L4、C4由第四电感L4和第四电容C4并联而成，第四零点设置电路L45、C45由第四零点电感(L34)和第四零点电容C34并联而成；第四零点设置电路L45、C45的另一端分别与第五级并联谐振单元L5，C5和输出电感L7的一端相连，第五级并联谐振单元L5、C5由第五电感L5和第五电容C5并联而成；输出电感L7的另一端与输出端口P2的一端连接，输出端口P2的另一端输出信号，第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3第四级并联谐振单元L4、C4和第五级并联谐振单元L5、C5分别接地。

结合图2、图3，本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，输入端口P1、输入电感L6、第一级并联谐振单元L1、C1，第一零点设置电路L12、C12，第二级并联谐振单元L2、C2，第二零点设置电路L23、C23，第三级并联谐振单元L3、C3，第三零点设置电路L34、C34，第四级并联谐振单元L4、C4，第四零点设置电路L45、C45，第五并联谐振单元L5、C5，输出电感L7、输出端口P2和接地端均采用多层用低温共烧陶瓷工艺实现，其中输入电感L6、输出电感L7均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3、第四级并联谐振单元L4、C4、第五并联谐振单元L5、C5均采用三层折叠耦合带状线实现，第一零点电容C12、第二零点电容C23、第三零点电容C34、第四零点电容C45分别采用第一并联谐振单元L1、C1与第二级并联谐振单元L2、C2，第二级并联谐振单元L2、C2与第三级并联谐振单元L3、C3之间，第三级并联谐振单元L3、C3与第四级并联谐振单元L4、C4之间，第四级并联谐振单元L4、C4与第五级并联谐振单元L5、C5之间空间耦合和分布参数电容实现，第一零点电感L12、第二零点电感L23、第三零点电感L34、第四零点电感L45分别采用第一并联谐振单元L1、C1与第二级并联谐振单元L2、C2、第二级并联谐振单元L2、C2与第三级并联谐振单元L3、C3之间、第三级并联谐振单元L3、C3与第四级并联谐振单元L4、C4之间、第四级并联谐振单元L4、C4与第五级并联谐振单元L5、C5之间空间耦合和分布参数电感实现。

结合图2、图3，本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，第一级并联谐振单元L1、C1，第二级并联谐振单元L2、C2，第三级并联谐振单元L3、C3，第四级并联谐振单元L4、C4，第五级并联谐振单元L5、C5采用分布参数三层折叠耦合带状线结构实现，其中每层带状线一端悬空，另一端接地。

本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，第一零点设置电路L12、C12中，第一零点电感L12采用第一并联谐振单元L1、C1和第二并联谐振单元L2、C2之间空间耦合和分布参数电感实现，第一零点电容C12采用第一并联谐振单元L1、C1和第二并联谐振单元L2、C2之间空间耦合和分布参数电容实现；第二零点设置电路L23、C23中，第二零点电感L23采用第二并联谐振单元L2、C2和第三并联谐振单元L3、C3之间空间耦合和分布参数电感实现，第二零点电容C23采用第二并联谐振单元L2、C2和第三并联谐振单元L3、C3之间空间耦合和分布参数电容实现；第三零点设置电路L34、C34中，第三零点电感L34采用第三并联谐振单元L3、C3和第四并联谐振单元L4、C4之间空间耦合和分布参数电感实现，第三零点电容C34采用第三并联谐振单元L3、C3和第四并联谐振单元L4、C4之间空间耦合和分布参数电容实现；第四零点设置电路L45、C45中，第四零点电感L45采用第四并联谐振单元L4、C4和第五并联谐振单元L5、C5之间空间耦合和分布参数电感实现，第四零点电容C45采用第四并联谐振单元L4、C4和第五并联谐振单元L5、C5之间空间耦合和分布参数电容实现。

本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其工作原理简述如下：输入的宽频带微波信号经输入端口P1通过输入电感L6到达第一级并联谐振单元L1、C1，第一电感L1和第一电容C1相连接的一端及第一零点设置电路L12、C12的一端，在第一级并联谐振单元L1、C1的一端，所述的宽频带微波信号中，在第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号进入第一级并联谐振单元L1、C1与第二级并联谐振单元L2、C2之间第一零点设置电路L12、C12，其余非第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第一级并联谐振单元L1、C1中的第一电感L1和第一电容C1接地，实现第一级滤波。第一零点设置电路L12、C12的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第一零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第一零点附近的微波频率信号通过第一零点设置电路L12、C12中的第一零点电感L12和第一零点电容C12到达第二级并联谐振单元L2、C2中，第二电感L2和第二电容C2相连接的一端及第二级并联谐振单元L2、C2与第三级并联谐振单元L3、C3之间第二零点设置电路L23、C23的一端，经过第一级滤波和第一零点设置电路L12、C12的微波信号，在第二并联谐振单元L2、C2谐振频率附近的微波信号进入第二零点设置电路L23、C23，其余非第二并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第二级并联谐振单元L2、C2中的第二电感L2和第二电容C2接地，实现第二级滤波。第二零点设置电路L23、C23的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第二零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第二零点附近的微波频率信号通过第二零点设置电路L23、C23中的第二零点电感L23和第二零点电容C23到达第三级并联谐振单元L3、C3种的第三电感L3和第三电容C3相连接的一端及第三零点设置电路L34、C34的一端，经过第一级、第二级滤波和第一零点设置电路L12、C12，第二零点设置电路L23、C23的微波信号，在第三并联谐振单元L3、C3谐振频率附近的微波信号进入第三级并联谐振单元L3、C3与第四级并联谐振单元L3、C3之间第三零点设置电路L34、C34，其余非第三并联谐振单元L34、C34谐振频率附近的微波信号通过第三级并联谐振单元L3、C3中的第三电感L3和第三电容C3接地，实现第三级滤波。第三零点设置电路L34、C34的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第三零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第三零点附近的微波频率信号通过第三零点设置电路L34、C34中的第三零点电感L34和第三零点电容C34到达第四级并联谐振单元L4、C4种第四电感L4和第四电容C4相连接的一端及第四级并联谐振单元L4、C4与第五级并联谐振单元L5、C5之间第四零点设置电路L34、C34的一端，经过第一级、第二级、第三级滤波和第一、第二、第三零点设置电路的微波信号，在第四并联谐振单元L4、C4谐振频率附近的微波信号进入第四零点设置电路L45、C45，其余非第四并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第四级并联谐振单元L4、C4中的第四电感L4和第四电容C4接地，实现第四级滤波。第四零点设置电路L45、C45的并联谐振频率附近的阻带微波信号，即第四零点频率附近微波信号，因呈现高阻抗被抑制，非第四零点附近的微波频率信号通过第四零点设置电路L45、C45中的第四零点电感L45和第四零点电容C45到达第五级并联谐振单元L5、C5种第五电感L5和第五电容C5相连接的一端及输出电感L7的一端，经过第一级、第二级、第三级、第四级滤波和第一零点设置电路L12、C12、第二零点设置电路L23、C23、第三零点设置电路L34、C34、第四零点设置电路的微波信号L45、C45，在第五并联谐振单元L5、C5谐振频率附近的微波信号通过输出电感L7接表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的一端，其余非第五并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第五级并联谐振单元L5、C5中的第五电感L5和第五电容C5接地，实现第五级滤波。经过第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第四级滤波、第五级滤波、第一零点设置电路L12、C12，第二零点设置电路L23、C23，第三零点设置电路L34、C34，第四零点设置电路L45、C45的微波信号，通过表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的另一端输出，从而实现L波段低损耗高抑制微型带通滤波功能。

本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成，所以具有非常高的可靠性和温度稳定性，由于结构采用三维立体集成和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，从而使体积大幅减小。

图4为本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器实施例的实物照片及尺寸，体积为4.8mm×4.2mm×1.5mm。图5为本发明L波段低损耗高抑制微型带通滤波器实施例的主要性能测试结果。该滤波器带宽为200MHz，实测滤波器通带内***损耗均小于3.5分贝，低阻带抑制优于-55分贝，高阻带抑制优于-45分贝，具有良好的滤波器性能。

Claims (5)

1、一种L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其特征在于：包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、输入电感(L6)、第一级并联谐振单元(L1、C1)、第一零点设置电路(L12、C12)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第二零点设置电路(L23、C23)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第三零点设置电路(L34、C34)、第四级并联谐振单元(L3、C3)、第四零点设置电路(L45、C45)、第五级并联谐振单元(L5，C5)、输出电感(L7)、表面安装的50欧姆阻抗输出端口(P2)和接地端；输入端口(P1)与输入电感(L6)连接，输出端口(P2)与输出电感(L7)连接，该输出电感(L7)与输入电感(L6)之间并联第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第四级并联谐振单元(L4、C4)和第五级并联谐振单元(L5、C5)，在第一级并联谐振单元(L1、C1)与第二级并联谐振单元(L2、C2)之间串联第一零点设置电路(L12、C12)；第二级并联谐振单元(L2、C2)与第三级并联谐振单元(L3、C3)之间串联第二零点设置电路(L23、C23)；第三级并联谐振单元(L3、C3)与第四级并联谐振单元(L4、C4)之间串联第三零点设置电路(L34、C34)；第四级并联谐振单元(L4、C4)与第五级并联谐振单元(L5、C5)之间串联第四零点设置电路(L45、C45)；第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)第四级并联谐振单元(L4、C4)和第五级并联谐振单元(L5、C5)分别接地。

2、根据权利要求1所述的L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其特征在于：表面安装的50欧姆阻抗输入端口(P1)一端接输入信号，另一端接输入电感(L6)的一端，输入电感(L6)的另一端分别和第一级并联谐振单元(L1、C1)的一端与第一零点设置电路(L12，C12)的一端连接，其中第一级并联谐振单元(L1、C1)由第一电感(L1)和第一电容(C1)并联而成，第一零点设置电路(L12、C12)由第一零点电感(L12)和第一零点电容(C12)并联而成；第一零点设置电路(L12、C12)的另一端分别与第二级并联谐振单元(L2、C2)和第二零点设置电路(L23，C23)的一端相连，第二级并联谐振单元(L2、C2)由第二电感(L2)和第二电容(C2)并联而成，第二零点设置电路(L23、C23)由第二零点电感(L23)和第二零点电容(C23)并联而成；第二零点设置电路(L23、C23)的另一端分别与第三级并联谐振单元(L3，C3)和第三零点设置电路(L34，C34)的一端相连，第三级并联谐振单元(L3、C3)由第三电感(L3)和第三电容(C3)并联而成，第三零点设置电路(L34、C34)由第三零点电感(L34)和第三零点电容(C34)并联而成；第三零点设置电路(L34、C34)的另一端分别与第四级并联谐振单元(L4，C4)和第四零点设置电路(L45，C45)的一端相连，第四级并联谐振单元(L4、C4)由第四电感(L4)和第四电容(C4)并联而成，第四零点设置电路(L45、C45)由第四零点电感(L34)和第四零点电容(C34)并联而成；第四零点设置电路(L45、C45)的另一端分别与第五级并联谐振单元(L5，C5)和输出电感(L7)的一端相连，第五级并联谐振单元(L5、C5)由第五电感(L5)和第五电容(C5)并联而成；输出电感(L7)的另一端与输出端口(P2)的一端连接，输出端口(P2)的另一端输出信号，第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)第四级并联谐振单元(L4、C4)和第五级并联谐振单元(L5、C5)分别接地。

3、根据权利要求1或2所述的L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其特征在于：输入端口(P1)、输入电感(L6)、第一级并联谐振单元(L1、C1)、第一零点设置电路(L12、C12)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第二零点设置电路(L23、C23)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第三零点设置电路(L34、C34)、第四级并联谐振单元(L4、C4)、第四零点设置电路(L45、C45)、第五并联谐振单元(L5，C5)，输出电感(L7)、输出端口(P2)和接地端均采用多层用低温共烧陶瓷工艺实现，其中输入电感(L6)、输出电感(L7)均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第四级并联谐振单元(L4、C4)、第五并联谐振单元(L5，C5)均采用三层折叠耦合带状线实现，第一零点电容(C12)、第二零点电容(C23)、第三零点电容(C34)、第四零点电容(C45)均分别采用第一并联谐振单元(L1，C1)与第二级并联谐振单元(L2、C2)之间、第二级并联谐振单元(L2，C2)与第三级并联谐振单元(L3、C3)之间、第三级并联谐振单元(L3、C3)与第四级并联谐振单元(L4、C4)之间、第四级并联谐振单元(L4、C4)与第五级并联谐振单元(L5、C5)之间空间耦合和分布参数电容实现，第一零点电感(L12)、第二零点电感(L23)、第三零点电感(L34)、第四零点电感(L45)均分别采用第一并联谐振单元(L1，C1)与第二级并联谐振单元(L2、C2)之间、第二级并联谐振单元(L2，C2)与第三级并联谐振单元(L3、C3)之间、第三级并联谐振单元(L3、C3)与第四级并联谐振单元(L4、C4)之间、第四级并联谐振单元(L4、C4)与第五级并联谐振单元(L5、C5)之间空间耦合和分布参数电感实现。

4、根据权利要求1或2所述的L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其特征在于：第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第四级并联谐振单元(L4、C4)、第五级并联谐振单元(L5、C5)采用分布参数三层折叠耦合带状线结构实现，其中每层带状线一端悬空，另一端接地。

5、根据权利要求1或2所述的L波段低损耗高抑制微型带通滤波器，其特征在于：第一零点设置电路(L12、C12)中，第一零点电感(L12)采用第一并联谐振单元(L1、C1)和第二并联谐振单元(L2、C2)之间空间耦合和分布参数电感实现，第一零点电容(C12)采用第一并联谐振单元(L1、C1)和第二并联谐振单元(L2、C2)之间空间耦合和分布参数电容实现；第二零点设置电路(L23、C23)中，第二零点电感(L23)采用第二并联谐振单元(L2、C2)和第三两个并联谐振单元(L3、C3)之间空间耦合和分布参数电感实现，第二零点电容(C23)采用第二并联谐振单元(L2、C2)和第三并联谐振单元(L3、C3)之间空间耦合和分布参数电容实现；第三零点设置电路(L34、C34)中，第三零点电感(L34)采用第三并联谐振单元(L3、C3)和第四并联谐振单元(L4、C4)之间空间耦合和分布参数电感实现，第三零点电容(C34)采用第三并联谐振单元(L3、C3)和第四并联谐振单元(L4、C4)之间空间耦合和分布参数电容实现；第四零点设置电路(L45、C45)中，第四零点电感(L45)采用第四并联谐振单元(L4、C4)和第五并联谐振单元(L5、C5)之间空间耦合和分布参数电感实现，第四零点电容(C45)采用第四并联谐振单元(L4、C4)和第五并联谐振单元(L5、C5)之间空间耦合和分布参数电容实现。

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