CN115377633A - 一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，所述多层金属图形结构沿高通滤波器由上至下依次层级式设置有：上接地层；上U形耦合层，所述上U形耦合层具有多个U形耦合结构；中间层，所述中间层具有位于同一层级上的多个接地电感和输入输出结构，所述输入输出结构部分地延伸至高通滤波器的外壁；下U形耦合层，所述下U形耦合层具有多个U形耦合结构；下接地层；在所述高通滤波器上还设置有两排金属通孔。本发明能够实现通带大幅度、快速衰减的同时，通带覆盖宽带频率范围；使用金属通孔来实现电感接地，能够以高精度与高批次一致性控制接地电感的长度；该高通滤波器可采用台阶形结构，以便于输入输出采用金丝键合方式。

Description

一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器
技术领域
本发明涉及微波滤波器的技术领域，具体为一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器。
背景技术
无线通信***是我们日常生活与国防事业上使用较为广泛的一类电子***，其结构体系中经常会使用到高通滤波器，用于阻挡低频信号(阻带)、通过高频信号(通带)。此类滤波器在实际设计中，通常存在一个矛盾，即阻带衰减幅度越大、衰减速度越快，则越难以实现更宽的通带频率覆盖范围。
LTCC(低温共烧陶瓷，Low Temperature Co-fired Ceramic的缩写)技术是一种能够灵活集成各类金属结构的技术，具有电磁信号损耗小、可靠性好、适应性好、实现成本低等特点，能够将无源器件和有源器件有效的结合在一起，非常适合微型射频元件的制造。然而同样因为微型的原因，其内部存在着复杂的耦合关系，需要研究控制此类复杂耦合关系的方法，以更好发挥产品性能。
发明内容
本发明的目的在于提供具体为一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，该高通滤波器具有多层金属图形结构，所述多层金属图形结构沿高通滤波器由上至下依次层级式设置有：上接地层；上U形耦合层，所述上U形耦合层具有多个U形耦合结构；中间层，所述中间层具有位于同一层级上的中间接地电感和输入输出结构层，所述输入输出结构层部分地延伸至高通滤波器本体外壁；下U形耦合层，所述下U形耦合层具有多个U形耦合结构；下接地层；在所述高通滤波器上还设置有两排金属通孔，其中一排所述金属通孔逐个连接至中间接地电感，并与另一排所述金属通孔于高通滤波器的空间上围合成一等效金属腔。
所述上接地层是覆盖于所述高通滤波器上表面的金属图形。
所述下接地层是覆盖于所述高通滤波器下表面的金属图形。
所述上U形耦合层设置有至少三个U形耦合结构。
所述下U形耦合层设置有至少两个U形耦合结构。
所述中间接地电感设置有至少六个。
位于两侧的中间接地电感分别连接有一输入输出结构层。
所述高通滤波器设置为台阶形结构，两个所述的输入输出结构层分别位于该台阶形结构两端的台阶面上。
所述中间接地电感均包括有短路端和开路端，其中，所述短路端一侧连接在接地的金属通孔上，开路端一侧不与任意金属图形结构连接。
所述U形耦合结构均不与任意金属图形结构连接。
由上述技术方案可知，本发明具体有益效果如下：
1、能够实现通带大幅度、快速衰减的同时，通带覆盖宽带频率范围。在DC-9.5GHz的频率范围内实现超过30dB的抑制，在10GHz-18GHz实现宽频带通带频率范围；
2、该高通滤波器结构简单，主要包括接地电感、U形耦合结构、输入输出结构、上接地层、下接地层和金属通孔；
3、使用金属通孔来实现电感接地，能够以高精度与高批次一致性控制接地电感的长度。因为接地电感的长度与高通滤波器的工作频率密切相关，所以这种方式能够以高精度与高批次一致性控制滤波器的工作频率；
4、该高通滤波器可采用台阶形结构，以便于输入输出采用金丝键合方式，能够尽可能减少寄生参数的引入，实现宽频带通带覆盖范围。
附图说明
图1显示本发明内部结构示意图；
图2显示本发明包含上接地层、中间层和下接地层的层状结构示意图；
图3显示本发明上U形耦合层和下U形耦合层的层状结构示意图；
图4显示本发明金属通孔结构示意图；
图5显示本发明的滤波器传输性能示意图。
具体实施方式
该种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器具有多层金属图形结构，所述多层金属图形结构沿高通滤波器由上至下依次层级式设置有：上接地层；上U形耦合层，所述上U形耦合层具有多个U形耦合结构；中间层，所述中间层具有位于同一层级上的多个接地电感和输入输出结构，所述输入输出结构部分地延伸至高通滤波器的外壁；下U形耦合层，所述下U形耦合层具有多个U形耦合结构；下接地层；在所述高通滤波器上还设置有两排金属通孔，其中一排所述金属通孔逐个连接至接地电感，并与另一排所述金属通孔于高通滤波器的空间上围合成一等效金属腔。
在一实施例中，请参见如1，所述高通滤波器包括有27个金属图形，其主体结构采用多层陶瓷介质，可以起到填充与支撑作用。27个金属图形分别是输入输出结构1、输入输出结构2、接地电感3、接地电感4、接地电感5、接地电感6、接地电感7、接地电感8、U形耦合结构9、U形耦合结构10、U形耦合结构11、U形耦合结构12、U形耦合结构13、上接地层14、下接地层15层、金属通孔16、金属通孔17、金属通孔18、金属通孔19、金属通孔20、金属通孔21、金属通孔22、金属通孔23、金属通孔24、金属通孔25、金属通孔26和金属通孔27。
请参见如2，所述上接地层14是覆盖于所述高通滤波器上表面的金属图形，下接地层15是覆盖于所述高通滤波器下表面的金属图形；输入输出结构1、输入输出结构2、接地电感3、接地电感4、接地电感5、接地电感6、接地电感7和接地电感8设置载同一层以形成中间层。于本实施例中，所述高通滤波器采用台阶形结构，输入输出结构1和输入输出结构2分别位于台阶形结构两端的台阶面上，用于与外部电路连接。位于高通滤波器内部，具有用于连接外侧接地电感3、接地电感4、接地电感5、接地电感6、接地电感7和接地电感8的开路端。所述接地电感3、接地电感4、接地电感5、接地电感6、接地电感7和接地电感8均短路端和开路端，所述短路端一侧连接在接地的金属通孔上，开路端一侧不与任意金属图形结构连接；所述接地电感3、接地电感4、接地电感5、接地电感6、接地电感7和接地电感8的短路端均朝向同一侧，开路端均朝向另一侧。
请参见图3，所述上U形耦合层包含有U形耦合结构9、U形耦合结构11和U形耦合结构11，所述下U形耦合层包含有U形耦合结构10和U形耦合结构12，其中U形耦合结构9用于提供接地电感3和接地电感4之间的指定耦合；U形耦合结构10用于提供接地电感4和接地电感5之间的指定耦合；U形耦合结构11用于提供接地电感5和接地电感6之间的指定耦合；U形耦合结构12用于提供接地电感6和接地电感7之间的指定耦合；U形耦合结构13用于提供接地电感7和接地电感8之间的指定耦合。
请参见图4，在所述高通滤波器上还设置有两排金属通孔，其中一排所述金属通孔逐个连接至接地电感。包括有金属通孔16、金属通孔17、金属通孔18、金属通孔19、金属通孔20、金属通孔21、金属通孔22、金属通孔23、金属通孔24、金属通孔25、金属通孔26和金属通孔27，这些金属通孔连接着上接地层14和下接地层15。所述的金属通孔与上接地层14和下接地层15载空间上围合成一等效金属腔。
请参见图5，图5示示出了本案高通滤波器的性能，从图示中可以看出，该高通滤波器是一种具有带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，该高通滤波器具有多层金属图形结构，其特征在于，所述多层金属图形结构沿高通滤波器由上至下依次层级式设置有：
上接地层；
上U形耦合层，所述上U形耦合层具有多个U形耦合结构；
中间层，所述中间层具有位于同一层级上的多个接地电感和输入输出结构，所述输入输出结构部分地延伸至高通滤波器的外壁；
下U形耦合层，所述下U形耦合层具有多个U形耦合结构；
下接地层；
在所述高通滤波器上还设置有两排金属通孔，其中一排所述金属通孔逐个连接至接地电感，并与另一排所述金属通孔于高通滤波器的空间上围合成一等效金属腔。
2.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述上接地层是覆盖于所述高通滤波器上表面的金属图形。
3.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述下接地层是覆盖于所述高通滤波器下表面的金属图形。
4.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述上U形耦合层设置有至少三个U形耦合结构。
5.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述下U形耦合层设置有至少两个U形耦合结构。
6.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述接地电感设置有至少六个。
7.根据权利要求6所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：位于两侧的接地电感分别连接有一输入输出结构。
8.根据权利要求7所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述高通滤波器设置为台阶形结构，两个所述的输入输出结构分别位于该台阶形结构两端的台阶面上。
9.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述接地电感均包括有短路端和开路端，其中，所述短路端一侧连接在接地的金属通孔上，开路端一侧不与任意金属图形结构连接。
10.根据权利要求1所述的一种具备带外快速衰减与超宽带性能的高通滤波器，其特征在于：所述U形耦合结构均不与任意金属图形结构连接。
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