专利名称：低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于蓝牙传输、I SM (工业、科学、医学)频段传输、相应微波 频段的通信、数字雷达、单兵卫星移动、通信终端、军用与民用多模和多路通信系统终 端、无线通信手持终端等的微型带通滤波器，特别是低损耗双零点2.4千兆赫微型带通 滤波器。
背景技术：
蓝牙技术是一种用于替代固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技 术，其设备使用全球通行的、无需申请许可的ISM频段，可实时进行数据和语音传输。 为了避免对镜像频率以及PCS和GSM信道的干扰，滤波器在需要抑制的频率上要有足 够的衰减。在I SM (工业、科学、医学)频段、相应微波频段的通信、数字雷达、单兵 卫星移动、通信终端、军用与民用多模和多路通信系统终端、无线通信手持终端电路中， 低损耗双零点2.4千兆赫微型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、通带插入损耗、阻带衰减、形状因子、温度稳定性、体积、重量、可 靠性等。常规的设计和制造方法在微波S波段(2GHz 4GHz),由于波长较长(波长 7.5厘米到15厘米。)，滤波器的体积与工作波长成正比，因此体积较大。而采用声表面 波滤波器技术，虽然体积可以减小，但其电性能却有温度漂移缺点，而且成本高、插入 损耗较大，在温度稳定性要求高、体积要求小和插入损耗要求低的应用场合均受到很大 限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、温度性能稳定性 好、电性能优异、成品率高、批量电性能一致性好、成本低的低损耗双零点2.4千兆赫 微型带通滤波器。
实现本发明目的的技术方案是 一种低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，包 括表面安装的50欧姆阻抗输入端口、第一级并联谐振单元、第一级串联谐振单元、第 一级间耦合电容、级间串联耦合电感、第二级间耦合电容、第二级串联谐振单元、第二级并联谐振单元、第一电感和第四电感之间空间耦合电容、表面安装的50欧姆阻抗输 出端口和接地端；输入端口与输出端口之间并联第一级并联谐振单元和第二级并联谐振 单元，第一级串联谐振单元与第一级并联谐振单元并联，第二级串联谐振单元与第二级 并联谐振单元并联，第一级并联谐振单元和第二级并联谐振单元之间串联第一级耦合电
容、级间串联耦合电感和第二级耦合电容；第一级并联谐振单元的一端、第二级并联谐 振单元的一端、第一级串联谐振单元中第二电感的一端和第二级串联谐振单元中第三电
感的一端分别接地。
本发明与现有技术相比，由于采用了三维立体集成结构和多层低温共烧陶瓷工艺技 术实现其结构，则利用空间耦合和分布效应实现电路中的元件，则使其结构非常紧凑， 其显著优点有(1)损耗低、体积小、重量轻、可靠性高；(2)电性能优异，如:通带插 损低、反射损耗小；(3)电性能温度稳定性高；(4)电路实现结构简单；(5)电性能一 致性好，可实现大批量生产；(6)成本低；(7)使用安装方便，可以用全自动贴片机安 装和焊接；(8)特别适用于蓝牙传输、I SM (工业、科学、医学)频段传输、火箭、 机载、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 苛刻要求的相应系统中。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器的电原理图。
图2是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器的外形及内部结构示意图。
图3是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器的"T"带状线示意图。
图4是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器的实施例的实物照片。
图5是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器实施例的尺寸示意图。
图6是本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器实施例的主要电性能测试结果。
具体实施例方式
结合图l、图2，本发明一种低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，包括表面安 装的50欧姆阻抗输入端口 Portl、第一级并联谐振单元L1、 Cl、第一级串联谐振单元C2、 L2、第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5、第二级间耦合电容C7、
C8、第二级串联谐振单元C3、 L3、第二级并联谐振单元L4、 C4、第一电感L1和第四
电感L4之间空间耦合电容C9、表面安装的50欧姆阻抗输出端口 Port2和接地端；输入
端口 Portl与输出端口 Port2之间并联第一级并联谐振单元Ll、 Cl和第二级并联谐振单
元L4、 C4，第一级串联谐振单元L2、 C2与第一级并联谐振单元L1、 Cl并联，第二级
串联谐振单元L3、 C3与第二级并联谐振单元L4、 C4并联，第一级并联谐振单元L1、
C1和第二级并联谐振单元L4、 C4之间串联第一级耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电
感L5和第二级耦合电容L7、 C8;第一级并联谐振单元L1、 Cl的一端、第二级并联谐
振单元L4、 C4的一端、第一级串联谐振单元L2、 C2中第二电感L2的一端和第二级串
联谐振单元L3、 C3中第三电感L3的一端分别接地。
本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，第一级并联谐振单元L1、 Cl由
第一电感Ll和第一电容Cl并联而成，第一级串联谐振单元L2、 C2由第二电感L2和
第二电容C2串联而成，第一级间耦合电容C5、 C6由第五电容C5和第六电容C6并联
而成，第二级并联谐振单元L4、 C4由第四电感L4和第四电容C4并联而成，第二级串
联谐振单元L3、 C3由第三电感L3和第三电容C3串联而成，第二级间耦合电容C7、
C8由第七电容C7和第八电容C8并联而成，第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦
合电感L5和第二级间耦合电容C7、 C8相互串联构成实现滤波功能的等效串联谐振回
路，第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5和第二级间耦合电容C7、 C8相
互串联，与第一电感L1和第四电感L4之间空间耦合电容C9并联构成等效并联谐振回路。
结合图3，本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，表面安装接口的50欧 姆阻抗输入端口 Portl、第一级并联谐振单元L1、 Cl、第一级串联谐振单元C2、 L2、 第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5、第二级间耦合电容C7、 C8、第二 级串联谐振单元L3、 C3、第二级并联谐振单元L4、 C4、第一电感Ll和第四电感L4 之间空间耦合电容C9、表面安装接口的50欧姆阻抗输出端口 Port2和接地端均采用多 层低温共烧陶瓷工艺实现，其中第一级并联谐振单元L1、 Cl的第一电感L1、第二级并 联谐振单元L4、 C4的第四电感L4均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元L1、 Cl的第一电容C1、第二级并联谐振单元L4、 C4的第四电容C4由介质平板与 接地板形成接地电容，四个级间电容第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电 容C8均采用介质平板电容实现，第一电感Ll和第四电感L4之间空间耦合电容C9利 用空间耦合实现，第一级串联谐振单元C2、 L2和第二级串联谐振单元C3、 L3由"T" 型带状线实现，其中第二电感L2的一端和第三电感L3的一端分别接地；
本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，第二电容C2和第二电感L2谐振 形成第一零点，由于完全的对称，第三电容C3和第三电感L3谐振形成与第一零点相同 频率的零点，第一电感Ll和第四电感L4的互感作用产生了并联于级间的耦合电容C9， 第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5和第二级间耦合电容C7、 C8相互串 联，与第一电感Ll和第四电感L4之间空间耦合电容C9并联构成等效并联谐振回路形 成第二零点，第二电感L2和第三电感L3由分布参数带状线实现，第二电容C2和第三 电容C3由介质平板电容实现；第一级并联谐振单元L1、 Cl,第二级并联谐振单元L4、 C4,第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5和第二级间耦合电容C7、 C8 串联形成的等效串联谐振回路，它们分别构成三级带通滤波单元。
本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其工作原理简述如下输入的宽 频带微波信号经输入端口 Portl到达第一级并联谐振单元L1、 Cl、第一级串联谐振单元 C2、 L2、第一级间耦合电容C5、 C6，在第一级并联谐振单元L1、 Cl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通过，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Ll、 Cl中的第一电感Ll 和第一电容C1接地，实现第一级滤波。在第一级串联谐振单元L2、 C2的一端，第二 电感L2和第二电容C2构成串联谐振频率形成第一零点，使串联谐振频率附近的微波信 号呈现短路而接地，非零点频率附近的微波频率信号通过，滤波与零点形成同时进行。 经过滤波、零点整形的微波信号经过第一级间耦合电容C5， C6、级间串联耦合电感L5、 第二级间耦合电容C7、 C8，由于第五电容C5、第六电容C6并联可等效为一个电容， 第七电容C7、第八电容C8并联可等效为另一个电容，这两个等效电容与级间串联耦合 电感L5形成等效串联谐振回路实现第二级滤波功能，第一电感Ll和第四电感L4的互 感作用产生了并联于级间的耦合电容C9，第一级间耦合电容C5、 C6、级间串联耦合电感L5和第二级间耦合电容C7、 C8相互串联，与Ll和L4之间空间耦合电容C9并联 构成等效并联谐振回路形成第二零点设置电路，第二零点设置电路的并联谐振频率附近 的微波信号(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，这就是交叉耦合形成的零点，经过第一级滤波、 第二级滤波、第一零点和第二零点整形的微波信号到达第二级并联谐振L4、 C4和第二 级串联谐振C3、 L3的一端，在第二级并联谐振单元L4、 C4谐振频率附近的微波信号 通过，其余非第二级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 L4、C4中的第四电感L4和第四电容C4接地，实现第三级滤波，由于零点设置电路C2、 L2和C3、 L3完全对称，所以形成相同的零点(第一零点)，经过第二级串联谐振单元 L3、 C3的微波信号中，在串联谐振单元谐振频率附近的微波信号(即第一零点频率附 近微波信号)，因呈现短路而接地，非谐振频率附近的微波频率信号到达输出端口Port2 的一端，经过第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第一零点设置电路和第二零点设 置电路的微波信号，通过表面安装的50欧姆阻抗输出端口 Port2的另一端输出，从而实 现低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器。
结合图4、图5，本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器由于是采用多层低 温共烧陶瓷工艺实现，是低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约90(TC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，本发明低损耗双零点2.4千 兆赫微型带通滤波器的尺寸为1.6mmX0.8mmX0.6mm,重量小于0.05克。结合图6，在 其主要性能测试结果中，在2.45GHz处的插损非常小，该插损小于ldB，图中两个零点 非常明显。
权利要求
1、一种低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其特征在于包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口(Port1)、第一级并联谐振单元(L1、C1)、第一级串联谐振单元(C2、L2)、第一级间耦合电容(C5、C6)、级间串联耦合电感(L5)、第二级间耦合电容(C7、C8)、第二级串联谐振单元(C3、L3)、第二级并联谐振单元(L4、C4)、第一电感(L1)和第四电感(L4)之间空间耦合电容(C9)、表面安装的50欧姆阻抗输出端口(Port2)和接地端；输入端口(Port1)与输出端口(Port2)之间并联第一级并联谐振单元(L1、C1)和第二级并联谐振单元(L4、C4)，第一级串联谐振单元(L2、C2)与第一级并联谐振单元(L1、C1)并联，第二级串联谐振单元(L3、C3)与第二级并联谐振单元(L4、C4)并联，第一级并联谐振单元(L1、C1)和第二级并联谐振单元(L4、C4)之间串联第一级耦合电容(C5、C6)、级间串联耦合电感(L5)和第二级耦合电容(L7、C8)；第一级并联谐振单元(L1、C1)的一端、第二级并联谐振单元(L4、C4)的一端、第一级串联谐振单元(L2、C2)中第二电感(L2)的一端和第二级串联谐振单元(L3、C3)中第三电感(L3)的一端分别接地。
2、 根据权利要求1所述的低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其特征在于第一级并联谐振单元(L1、 Cl)由第一电感(Ll)和第一电容(Cl)并联而成，第一级串 联谐振单元(L2、 C2)由第二电感(L2)和第二电容(C2)串联而成，第一级间耦合 电容(C5、 C6)由第五电容(C5)和第六电容(C6)并联而成，第二级并联谐振单元 (L4、 C4)由第四电感(L4)和第四电容(C4)并联而成，第二级串联谐振单元(L3、 C3)由第三电感(L3)和第三电容(C3)串联而成，第二级间耦合电容(C7、 C8)由 第七电容(C7)和第八电容(C8)并联而成，第一级间耦合电容(C5、 C6)、级间串联 耦合电感(L5)和第二级间耦合电容(C7、 C8)相互串联构成实现滤波功能的等效串 联谐振回路，第一级间耦合电容(C5、 C6)、级间串联耦合电感(L5)和第二级间耦合 电容(C7、 C8)相互串联，与第一电感(Ll)和第四电感(L4)之间空间耦合电容(C9) 并联构成等效并联谐振回路。
3、 根据权利要求1或2所述的低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其特征在 于表面安装接口的50欧姆阻抗输入端口 (Portl)、第一级并联谐振单元(L1、 Cl)、第 一级串联谐振单元(C2、 L2)、第一级间耦合电容(C5、 C6)、级间串联耦合电感(L5)、第二级间耦合电容(C7、 C8)、第二级串联谐振单元(L3、 C3)、第二级并联谐振单元(L4、 C4)、第一电感(Ll)和第四电感(L4)之间空间耦合电容(C9)、表面安装接口的50 欧姆阻抗输出端口 (Port2)和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其中第一级并 联谐振单元(L1、 Cl)的第一电感(Ll)、第二级并联谐振单元(L4、 C4)的第四电感(L4) 均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元(L1、 Cl)的第一电容(Cl)、第二 级并联谐振单元(L4、 C4)的第四电容(C4)由介质平板与接地板形成接地电容，四 个级间电容第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)均采用 介质平板电容实现，第一电感(Ll)和第四电感(L4)之间空间耦合电容(C9)利用 空间耦合实现，第一级串联谐振单元(C2、 L2)和第二级串联谐振单元(C3、 L3)由"T" 型带状线实现，其中第二电感(L2)的一端和第三电感(L3)的一端分别接地。
4、 根据权利要求1或2所述的低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其特征在 于第二电容(C2)和第二电感(L2)谐振形成第一零点，由于完全的对称，第三电容(C3)和第三电感(L3)谐振形成与第一零点相同频率的零点，第一电感(Ll)和第 四电感(L4)的互感作用产生了并联于级间的耦合电容(C9),第一级间耦合电容(C5、 C6)、级间串联耦合电感(L5)和第二级间耦合电容(C7、 C8)相互串联，与第一电感(Ll)和第四电感(L4)之间空间耦合电容(C9)并联构成等效并联谐振回路形成第 二零点，第二电感(L2)和第三电感(L3)由分布参数带状线实现，第二电容(C2) 和第三电容(C3)由介质平板电容实现。
5、 根据权利要求1或2所述的低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，其特征在 于第一级并联谐振单元(L1、 Cl),第二级并联谐振单元(L4、 C4)，第一级间耦合电容(C5、 C6)、级间串联耦合电感(L5)和第二级间耦合电容(C7、 C8)串联形成的等效 串联谐振回路，它们分别构成三级带通滤波单元。
全文摘要
本发明公开了一种低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器，包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口、第一级并联谐振单元、第一级串联谐振单元、第一级间耦合电容、级间串联耦合电感、第二级间耦合电容、第二级并联谐振单元、第二级串联谐振单元、表面安装的50欧姆阻抗输出端口和接地端。本发明低损耗双零点2.4千兆赫微型带通滤波器插入损耗低、体积小、重量轻、可靠性高等优点，特别适用蓝牙传输、ISM(工业、科学、医学)频段传输、相应微波频段的通信、数字雷达、无线通信手持终端等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。
文档编号H01P1/20GK101621147SQ20091018402
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者叶仲华, 周文衎, 姚友芳, 宋志东, 杰 张, 戴永胜, 李宝山, 飞 王, 王超宇, 符光强, 肖圣磊, 郭玉红, 陈少波 申请人:南京理工大学