CN111585536A - 一种多层滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种多层滤波器，通过引入开路枝节，N个谐振单元可以产生大于N‑2个零点，带外抑制好；通过调节开路枝节的(电)长度，可以灵活控制零点的位置，在可实施的范围内，线长越长，低端容性零点越弱(远离通带)，高端感性零点越强(靠近通带)，反之相反；通过三维螺旋电感之间的连接线，一方面实现强耦合，另一方面，降低工艺实现难度，提高成品合格率。

Description

一种多层滤波器

技术领域

本发明实施例涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种多层滤波器。

背景技术

如今无论是军用的雷达、电子探测、电子对抗等，还是民用的手机通信、电视、遥控，都需要将电子信号分配处理，这就需要用到一种重要的微波无源器件—滤波器。

随着现代通讯技术的迅猛发展，小体积、轻量化、高性能、低成本、宽带宽已经成为现代通讯***发展的必然趋势。滤波器作为收发***中的核心选频器件，在通信***中的作用是提取或滤除不同频率的信号。传统的滤波器结构尺寸大，N个谐振单元最多可以实现N-2个带外传输零点，抑制不充分，限制了它在通信***中的使用。因此研制小体积、宽带和高抑制的滤波器已成为一项重要的技术任务。

发明内容

本发明实施例提供一种多层滤波器，用以解决现有技术中零点数量有限，带外抑制差、耦合弱的问题。

本发明实施例提供一种多层滤波器，包括输入端口和输出端口，以及多个谐振单元，所述谐振单元包括电容和三维螺旋电感；多个所述谐振单元之间通过耦合形成滤波器通道；所述输入端口和/或所述输出端口还接有开路枝节。

作为优选的，所述开路枝节长度可调。

作为优选的，所述开路枝节从所述输入端口和/或所述输出端口的抽头引出并延伸。

作为优选的，多个所述谐振单元中至少一组相邻或非相邻谐振单元间设有连接线，所述连接线用于连接相邻或非相邻谐振单元。

作为优选的，所述连接线从一所述谐振单元的三维螺旋电感引出，并连接至另一谐振单元的三维螺旋电感。

作为优选的，多个所述谐振单元的顶层和底层接地，所述谐振单元包括多层开环的金属线，所述金属线的首位两端还设有金属化过孔，上层金属线的末端与下层金属线的首端通过金属化过孔相连，以形成螺旋形结构单元。

作为优选的，所述三维螺旋电感包括多层“∟”形金属层，相邻“∟”形金属层的一条金属臂的端点相互连接，以在竖直方向上形成封闭的“□”形结构，且上层金属层高于下层金属层，任一“∟”形金属层与上、下“∟”形金属层的连接点位于不同金属臂上。

作为优选的，位于顶层的“∟”形金属层还设有折弯臂，所述折弯臂从顶层所述“∟”形金属层的一条金属臂端点引出，所述折弯臂的长度可调。

作为优选的，所述折弯臂与相邻下一层“∟”形金属层的一金属臂平行。

本发明实施例提供一种多层滤波器，通过引入开路枝节，N个谐振单元可以产生大于N-2个零点，带外抑制好；通过调节开路枝节的(电)长度，可以灵活控制零点的位置，在可实施的范围内，线长越长，低端容性零点越弱(远离通带)，高端感性零点越强(靠近通带)，反之相反；通过三维螺旋电感之间的连接线，一方面实现强耦合，另一方面，降低工艺实现难度，提高成品合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多层滤波器的透视图；

图2为本发明实施例提供的一种多层滤波器的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种多层滤波器一个方向的侧视图；

图4为本发明实施例提供的一种多层滤波器另一个方向的侧视图；

图5为本发明实施例提供的一种多层滤波器的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的一种多层滤波器中单个谐振单元的透视图；

图7为本发明实施例提供的一种多层滤波器的全波三维电磁仿真曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

随着现代通讯技术的迅猛发展，小体积、轻量化、高性能、低成本、宽带宽已经成为现代通讯***发展的必然趋势。滤波器作为收发***中的核心选频器件，在通信***中的作用是提取或滤除不同频率的信号。传统的滤波器结构尺寸大，N个谐振单元最多可以实现N-2个带外传输零点，抑制不充分，限制了它在通信***中的使用。因此研制小体积、宽带和高抑制的滤波器已成为一项重要的技术任务。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

因此，本发明实施例提供一种多层滤波器，通过引入开路枝节，N个谐振单元可以产生大于N-2个零点，带外抑制好；通过调节开路枝节的(电)长度，可以灵活控制零点的位置，在可实施的范围内，线长越长，低端容性零点越弱(远离通带)，高端感性零点越强(靠近通带)，反之相反；通过三维螺旋电感之间的连接线，一方面实现强耦合，另一方面，降低工艺实现难度，提高成品合格率。

图1至图4为本发明实施例提供的一种多层滤波器，包括输入端口P1和输出端口P2，以及多个谐振单元，所述谐振单元包括电容和三维螺旋电感；多个所述谐振单元之间通过耦合形成滤波器通道；所述输入端口P1和/或所述输出端口P2还接有开路枝节(TLO1、TLO2)。在本实施例中，如图1至图5中所示，输入端口P1的传输线(TL1、TL2)上接有开路枝节TLO1，输出端口P2的传输线(TL4、TL5)上接有开路枝节TLO2。

图5为本发明实施例提供的一种多层滤波器的电路原理图，其中，Qn为由Ln、Lnn与Cn组成的谐振回路，Mmn表示谐振回路m与谐振回路n之间的耦合。

在本实施例中，以LTCC滤波器为例，该滤波器由4个谐振单元(Q1～Q4)组成，每个谐振单元都包括垂直的三维螺旋电感(L1～L4、L11～44)和电容(C1～C4)，多个谐振单元之间通过空间耦合以形成多层LTCC滤波器结构，在本实施例中，如图5原理图中所示，通过在输入端口P1和/或输出端口P2入开路枝节TLO1/TLO2，通过这个简单的开路枝节，引入源耦合/负载耦合，能够使N个谐振单元可以产生大于N-2个零点，带外抑制好，如图7中所示，图中示出了开路枝节TLO1和开路枝节TLO2所产生的零点。上述结构内埋在介质材料中。

在上述实施例的基础上，开路枝节和传输线之间也存在耦合，如图5中示例的，开路枝节TLO1与传输线TL2之间存在耦合M。

在本实施例以外的其他实施例中，还可以是PCB结构的多层滤波器。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，上述的开路枝节长度可调。

在本实施例中，通过调节开路枝节的(电)长度，可以灵活控制零点的位置，在可实施的范围内，线长越长，低端容性零点越弱(远离通带)，高端感性零点越强(靠近通带)，反之则相反。在本实施例中，上述开路枝节为开路传输线，该开路传输线可以设置为长度可调的开路传输线，以便灵活控制零点的位置。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，上述开路枝节(TLO1、TLO2)从所述输入端口P1和/或所述输出端口P2的抽头引出并延伸。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，多个所述谐振单元中至少一组相邻或非相邻谐振单元间设有连接线，所述连接线用于连接相邻或非相邻谐振单元。

在本实施例中，还通过三维螺旋电感之间的设置连接线，以实现相邻或非相邻谐振单元间的强耦合。宽带滤波器需要较强的耦合(耦合系数的绝对值大)，通过三维螺旋电感(L2和L3)之间连接线TL3实现强耦合。通过增加合适的该结构，一方面实现强耦合，另一方面，由于滤波器小型化的需求，为了满足耦合强度，往往需要将谐振单元的间距设置的非常小，这样就增加了工艺难度，因此通过连接线以实现相邻或非相邻谐振单元间的强耦合，能够使对应两个谐振单元的间距适当增大，降低工艺实现难度，提高成品合格率。因为设备一般具有最小的实现尺寸精度。上述结构内埋在介质材料中。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，上述连接线从所述相邻谐振单元的三维螺旋电感引出，并连接至另一相邻谐振单元的三维螺旋电感。

本实施例中，因此为了方便识别，对应三维螺旋电感(L1～L4)被连接后，连接点至三维螺旋电感接地端，形成一段电感(L11～L44)。

在本实施例中，基于实际需求，连接线TL3可以从对应两个三维螺旋电感(L2和L3)的同一层引出，也可以为不同层引出。

多个所述谐振单元的顶层和底层接地，所述谐振单元包括多层开环的金属线，所述金属线的首位两端还设有金属化过孔，上层金属线的末端与下层金属线的首端通过金属化过孔相连，以形成螺旋形结构单元。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，如图6中所示，为单个谐振单元的透视图，本实施例中，以5层为例所述三维螺旋电感包括多层“∟”形金属层(F1～F5)，相邻“∟”形金属层的一条金属臂的端点相互连接，以在竖直方向上形成封闭的“□”形结构，且上层金属层高于下层金属层，任一“∟”形金属层与上、下“∟”形金属层的连接点位于不同金属臂上。

在本实施例中，三维螺旋电感包括多层层叠的金属层，其中金属层为“∟”形金属层，本实施例中“∟”形金属层为一体成型，“∟”形金属层的两条金属臂呈90°；相邻层“∟”形金属层的一条金属臂的端点连接，以在竖直方向上形成封闭的“□”形结构，且上层金属层高于下层金属层，任一“∟”形金属层与上、下“∟”形金属层的连接点位于不同金属臂上，最终多层“∟”形金属层形成螺旋状的结构。在实施过程中，对应上下层金属臂之间设有连接件，该连接件具有设定高度，以向上层叠若干层金属臂，最终形成垂直结构的三维螺旋电感。

如图6中所示，底层“∟”形金属层的一臂通过连接件接地，另一臂通过连接件连接第二层“∟”形金属层，第二层的另一臂则继续通过连接件连接第三层“∟”形金属层，以此规律最终形成矩形环绕方式的螺旋形结构单元。

在上述各实施例的基础上，位于顶层的“∟”形金属层还设有折弯臂A’，所述折弯臂从顶层所述“∟”形金属层的一条金属臂端点引出，所述折弯臂A’的长度可调。在本实施例中，作为又一种优选的实施方式，所述折弯臂A’与相邻下一层“∟”形金属层的一金属臂平行。所述折弯臂A’长度和延伸方向可调，且不与该层“∟”形金属层的另一条金属臂连接，以避免形成回路结构。

本发明实施例提供的一种多层滤波器，通过引入开路枝节，N个谐振单元可以产生大于N-2个零点，带外抑制好；通过调节非谐振结构的(电)长度，可以灵活控制零点的位置，在可实施的范围内，线长越长，低端容性零点越弱(远离通带)，高端感性零点越强(靠近通带)，反之相反；通过三维螺旋电感之间连接线，一方面实现宽带耦合，另一方面，降低工艺实现难度，提高成品合格率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多层滤波器，其特征在于，包括输入端口和输出端口，以及多个谐振单元，所述谐振单元包括电容和三维螺旋电感；多个所述谐振单元之间通过耦合形成滤波器通道；所述输入端口和/或所述输出端口还接有开路枝节。

2.根据权利要求1所述的多层滤波器，其特征在于，所述开路枝节长度可调。

3.根据权利要求1所述的多层滤波器，其特征在于，所述开路枝节从所述输入端口和/或所述输出端口的抽头引出并延伸。

4.根据权利要求1所述的多层滤波器，其特征在于，多个所述谐振单元中至少一组相邻或非相邻谐振单元间设有连接线，所述连接线用于连接相邻或非相邻谐振单元。

5.根据权利要求4所述的多层滤波器，其特征在于，所述连接线从一所述谐振单元的三维螺旋电感引出，并连接至另一谐振单元的三维螺旋电感。

6.根据权利要求4所述的多层滤波器，其特征在于，多个所述谐振单元的顶层和底层接地，所述谐振单元包括多层开环的金属线，所述金属线的首位两端还设有金属化过孔，上层金属线的末端与下层金属线的首端通过金属化过孔相连，以形成螺旋形结构单元。

7.根据权利要求4所述的多层滤波器，其特征在于，所述三维螺旋电感包括多层“∟”形金属层，相邻“∟”形金属层的一条金属臂的端点相互连接，以在竖直方向上形成封闭的“□”形结构，且上层金属层高于下层金属层，任一“∟”形金属层与上、下“∟”形金属层的连接点位于不同金属臂上。

8.根据权利要求7所述的多层滤波器，其特征在于，位于顶层的“∟”形金属层还设有折弯臂，所述折弯臂从顶层所述“∟”形金属层的一条金属臂端点引出，所述折弯臂的长度可调。

9.根据权利要求8所述的多层滤波器，其特征在于，所述折弯臂与相邻下一层“∟”形金属层的一金属臂平行。

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