一种带通滤波器的制作方法

本发明属于微波通信技术领域，尤其涉及一种带通滤波器。

背景技术：

随着无线通信系统的快速发展，gsm、cdma、wcdma、wimax、wlan等通信标准开始得到广泛应用。滤波器作为射频前端必不可少的重要器件，其主要功能是用来分隔频率，即通过一定频率的信号而阻断另一些频率的信号，理想的滤波器应当满足通带无衰减而在截止频率内衰减无限大的要求。

在传统的滤波器设计中常采用增加滤波器阶数来实现高选择性及通带间高隔离性，但这样容易导致滤波器电路结构复杂、滤波器尺寸太大、制作成本增加等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种带通滤波器，旨在解决滤波器尺寸太大且选择性不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种带通滤波器，包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板、第五层介质基板、第一谐振器、第二谐振器、输入馈线和输出馈线，所述第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和第五层介质基板依次堆叠；所述输入馈线和所述输出馈线均固定设置在所述第五层介质基板朝向所述第四层介质基板的表面上；

所述第一谐振器固定设置在所述第四层介质基板朝向所述第三层介质基板的表面上，所述第一谐振器上延伸出第一馈电点；

所述第二谐振器固定设置在所述第二层介质基板朝向所述第一层介质基板的表面上，所述第二谐振器上延伸出与所述第一馈电点相耦合的第二馈电点；

所述第四层介质基板上开设有与所述第一馈电点电连接的第一金属化过孔、与所述第二馈电点位置相对的第二金属化过孔，所述第三层介质基板上开设有与所述第二馈电点位置相对的第三金属化过孔，所述第二层介质基板上开设有与所述第二馈电点电连接的第四金属化过孔；

所述第一馈电点通过连接所述第一金属化过孔而与所述输入馈线电连接，所述第二馈电点通过依次连接所述第四金属化过孔、第三金属化过孔和第二金属化过孔而与所述输出馈线电连接；或者所述第一馈电点通过连接所述第一金属化过孔而与所述输出馈线电连接，所述第二馈电点通过依次连接所述第四金属化过孔、第三金属化过孔和第二金属化过孔而与所述输入馈线电连接；

所述输入馈线与所述输出馈线耦合形成第一条传输路径以产生第一传输零点；所述输入馈线经所述第一谐振器和所述第二谐振器或者所述输入馈线经所述第二谐振器和所述第一谐振器，与所述输出馈线耦合形成第二条传输路径以产生第二传输零点。

进一步地，所述第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的侧壁均镀上金属。侧壁均镀上金属以让该带通滤波器形成封闭的结构，从而使电磁能量不会泄露出去。

进一步地，所述第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板形状大小完全相同，且这四者同心堆叠设置。

更进一步地，所述第五层介质基板面积大于所述第四层介质基板，所述第四层介质基板设置在所述第五层介质基板的中心位置，所述输入馈线和所述输出馈线分别位于所述第四层介质基板的两侧。该带通滤波器的馈电采用共面波导方式，并且位于同一层介质板的两侧，便于该带通滤波器与其它元件进行集成。

更进一步地，所述输入馈线和所述输出馈线均为特性阻抗50欧姆的微带线。

进一步地，所述第一谐振器和所述第二谐振器均为具有间隙的螺旋结构。

更进一步地，所述螺旋结构采用矩形环绕方式形成。

更进一步地，所述第一谐振器和所述第二谐振器的环绕方向相反。

进一步地，所述第五层介质基板朝向所述第四层介质基板的表面，在对应所述输入馈线和所述输出馈线外镀上金属以形成第一金属层，所述输入馈线和所述输出馈线与所述第一金属层之间具有间隙。

进一步地，所述第三层介质基板朝向所述第二层介质基板的表面的两侧镀上金属以形成第二金属层，所述第二金属层中间间隙处供传输信号穿过以让所述第一馈电点与所述第二馈电点相耦合。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明基于多层介质板堆叠技术，第一谐振器和第二谐振器分别位于不同层，通过改变第一谐振器或第二谐振器的长度能够改变谐振频率，第一谐振器和第二谐振器之间通过开缝进行耦合，这种结构具有体积小、简单的优点。并且引入了两个耦合路径，能够产生两个传输零点，大大提高了该带通滤波器的选择性。

附图说明

图1是本发明实施例的滤波器整体结构的立体示意图；

图2是本发明实施例的滤波器整体结构的俯视示意图；

图3是本发明实施例的滤波器整体结构的左视示意图；

图4是本发明实施例的第五层介质基板的主视示意图；

图5是本发明实施例的第五层介质基板的后视示意图；

图6是本发明实施例的第四层介质基板的主视示意图；

图7是本发明实施例的第四层介质基板的后视示意图；

图8是本发明实施例的第三层介质基板的主视示意图；

图9是本发明实施例的第三层介质基板的后视示意图；

图10是本发明实施例的第二层介质基板的主视示意图；

图11是本发明实施例的第二层介质基板的后视示意图；

图12是本发明实施例的第一层介质基板的主视示意图；

图13是本发明实施例的频率响应曲线图。

在附图中，各附图标记表示：

1、第一层介质基板；2、第二层介质基板；3、第三层介质基板；4、第四层介质基板；5、第五层介质基板；6、第一谐振器；7、第二谐振器；8、输入馈线；9、输出馈线；21、第四金属化过孔；31、第三金属化过孔；32、中间间隙；41、第一金属化过孔；42、第二金属化过孔；61、第一馈电点；71、第二馈电点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-图12所示，本实施例提供的一种带通滤波器，包括第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3、第四层介质基板4、第五层介质基板5、第一谐振器6、第二谐振器7、输入馈线8和输出馈线9，所述第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3、第四层介质基板4和第五层介质基板5依次堆叠；所述输入馈线8和所述输出馈线9均固定设置(通过嵌入方式实现固定，但不局限于嵌入，还可以是其它固定方式，在此不再详述)在所述第五层介质基板5朝向所述第四层介质基板4的表面上；本实施例的带通滤波器，其结构与实现同样功能的滤波器相比具有尺寸更小的优点，有效解决了对集成滤波器尺寸要求小型化的问题。

如图6所示，所述第一谐振器6固定设置在所述第四层介质基板4朝向所述第三层介质基板3的表面上，所述第一谐振器6上延伸出第一馈电点61；

如图10所示，所述第二谐振器7固定设置在所述第二层介质基板2朝向所述第一层介质基板1的表面上，所述第二谐振器7上延伸出与所述第一馈电点相耦合的第二馈电点71；

如图6-图11所示，所述第四层介质基板4上开设有与所述第一馈电点61电连接的第一金属化过孔41、与所述第二馈电点71位置相对的第二金属化过孔42，所述第三层介质基板3上开设有与所述第二馈电点71位置相对的第三金属化过孔31，所述第二层介质基板2上开设有与所述第二馈电点71电连接的第四金属化过孔21；

本实施例中，所述第一馈电点61通过连接所述第一金属化过孔41而与所述输入馈线8电连接，所述第二馈电点71通过依次连接所述第四金属化过孔21、第三金属化过孔31和第二金属化过孔42而与所述输出馈线9电连接。所述输入馈线8与所述输出馈线9耦合形成第一条传输路径以产生第一传输零点，所述输入馈线8经所述第一谐振器6和所述第二谐振器7而与所述输出馈线9耦合形成第二条传输路径以产生第二传输零点。本实施例通过引入多个耦合路径，从而产生两个传输零点，有效解决了滤波器频率选择性不高的问题。在其它实施例中，所述第一馈电点61也可以通过连接所述第一金属化过孔41而与所述输出馈线9电连接，所述第二馈电点71通过依次连接所述第四金属化过孔21、第三金属化过孔31和第二金属化过孔42而与所述输入馈线8电连接。所述输入馈线8与所述输出馈线9耦合形成第一条传输路径以产生第一传输零点，所述输入馈线8经所述第二谐振器7和所述第一谐振器6而与所述输出馈线9耦合形成第二条传输路径以产生第二传输零点。

本实施例通过改变第一馈电点61和第二馈电点71的位置来改变滤波器的外部品质因数，根据滤波器的分数带宽来确定外部品质因数，从而通过改变第一馈电点61和第二馈电点71的相对位置来达到最好的效果。

本实施例中，所述第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3和第四层介质基板4的侧壁均镀上金属。侧壁均镀上金属以让该带通滤波器形成封闭的结构，从而使电磁能量不会泄露出去。

如图1-图3所示，所述第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3和第四层介质基板4形状大小完全相同，且这四者同心堆叠设置。优选的，所述第五层介质基板5面积大于所述第四层介质基板4，所述第四层介质基板4设置在所述第五层介质基板5的中心位置，所述输入馈线8和所述输出馈线9分别位于所述第四层介质基板4的两侧。在其它实施例中，也可以对所述第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3和第四层介质基板4不作形状大小上的特别限定。本实施例带通滤波器的馈电采用共面波导方式实现，且输入馈线8和输出馈线9位于同一层介质板的两侧，从而便于该带通滤波器与其它元件进行集成。

本实施例中，所述输入馈线8和所述输出馈线9均为特性阻抗50欧姆的微带线。

如图6和图10所示，所述第一谐振器6和所述第二谐振器7均为具有间隙的螺旋结构。优选的，所述螺旋结构均采用矩形环绕方式形成。更优选的，所述第一谐振器6和所述第二谐振器7的环绕方向相反。

本实施例中，该带通滤波器中心频率主要由第一谐振器6和第二谐振器7的金属线长度决定，通过改变螺旋形金属线的长度可以方便地调控滤波器的中心频率。通过调节第一谐振器6和所述第二谐振器7的间距和输入输出端口的位置分别调控滤波器的耦合系数和外部品质因数。

如图4所示，所述第五层介质基板5朝向所述第四层介质基板4的表面，在对应所述输入馈线8和所述输出馈线9外镀上金属以形成第一金属层，所述输入馈线8和所述输出馈线9与所述第一金属层之间具有间隙。

如图8所示，所述第三层介质基板3朝向所述第二层介质基板2的表面的两侧镀上金属以形成第二金属层，所述第二金属层中间间隙32处供传输信号穿过以让所述第一馈电点61与所述第二馈电点71相耦合。本实施例可以通过改变中间间隙32的大小来控制信号的耦合。

如图1-图3所示，为了加工该带通滤波器，首先，将每一层的电路结构印刷好，然后将每一层堆叠起来，并在第一层介质基板1、第二层介质基板2、第三层介质基板3和第四层介质基板4的侧壁镀上金属，第一谐振器6、第二谐振器7与输入馈线8、输出馈线9之间采用通孔连接。本实施例中，第五层介质基板5的共面波导传输线的特性阻抗为50欧姆，共有两个馈电端口，分别接上两个sma头进行馈电。

本实施例中，所有的镀金属均为但不局限于覆铜，在此不再详述。

图13是本实施例中的带通滤波器的频率响应曲线，图中包含两条曲线s11和s21，曲线s11是信号端口的反射特性曲线，曲线s21是信号的传输特性曲线。由图分析可知，具有两个传输零点，分别位于0.31ghz和0.57ghz处，这两个传输零点极大地提升了该带通滤波器的频率选择性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。