一种LTCC毫米波滤波器的制作方法

一种ltcc毫米波滤波器
技术领域
1.本发明涉及的是滤波器技术领域，具体涉及一种ltcc毫米波滤波器。


背景技术：

2.目前，5g通信技术不断发展，研究毫米波段的技术是世界通信行业的未来趋势。毫米波滤波器则是相应的一个关键部件。已有许多公司及相关技术人员对此做了许多相应的研究，例如tdk株式会社公开的专利（公布号 cn 110137654 a），其主体有多个电解质谐振构成，谐振器及周围介质部分的介电常数及温度系数不同。tdk株式会社公开的专利（公布号 cn 110401000 a）,其主体有多个电解质谐振构成，谐振器及周围介质部分的介电常数及温度系数不同。谐振器主体包括彼此分开的多个单独要素，多个单独要素中的相邻两个单独要素之间的距离为周围电截止部内的电介质谐振器的谐振频率所对应波长的1/4以下。璟德电子公开的专利（tw 1751892 b），包括四个谐振单元，每个谐振单元一端接地，另一端开路。
3.上述tdk所公开的滤波器，在实现上存在较高的加工难度及敏感度，尤其是谐振单元与周边介质介电常数不同，较难实现。 璟德电子所公开的滤波器，谐振单元数量较少，较难实现高抑制及宽带宽。故如何使得毫米波滤波器生产便利且具有较好的性能已成为本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种ltcc毫米波滤波器，该滤波器生产便利，且性能较好。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种ltcc毫米波滤波器，包括ltcc陶瓷体、复合馈电结构、多个谐振单元、屏蔽层、屏蔽排孔、隔离排孔、耦合电容片、并联电容片和交叉耦合单元；所述ltcc陶瓷体的底部设有两个输入输出端口，两个输入输出端口分别通过复合馈电结构连接谐振单元，多个谐振单元依次相邻设置在陶瓷体内部，且多个谐振单元分别通过耦合电容片形成电容耦合，屏蔽层分别设置在陶瓷体的底部和内部，且通过多个屏蔽排孔、多个隔离排孔连接，所述输入端口和输出端口处的谐振单元处还分别设有并联电容片，其中两个谐振单元之间还设有交叉耦合单元。
6.作为优选方案：所述复合馈电结构由单过孔、电容片、多过孔串联而成；单过孔连接输出端口和电容片，或者单过孔连接输入端口和电容片，多过孔连接首级谐振单元和电容片，或者末级谐振单元和电容片。
7.作为优选方案：所述谐振单元为7个，且各个谐振单元为两端开放性谐振单元。
8.作为优选方案：第一谐振单元与第二谐振单元之间、第二谐振单元与第三谐振单元之间、第三谐振单元与第四谐振单元之间、第四谐振单元与第五谐振单元之间、第五谐振单元与第六谐振单元之间、第六谐振单元与第七谐振单元之间，均通过耦合电容片形成电
容耦合。
9.作为优选方案：第一谐振单元的一端与复合馈电结构直接相连，另一端通过耦合电容片与第二谐振单元形成电容耦合；第一个振单元的首尾设有并联电容片。
10.作为优选方案：第七谐振单元的一端与复合馈电结构直接相连，另一端通过耦合电容片与第六谐振单元形成电容耦合；第七谐振单元的首尾设有并联电容片。
11.作为优选方案：多个隔离排孔设置在第二谐振单元与第六谐振单元之间、第三谐振单元与第五谐振单元之间。
12.作为优选方案：所述第二谐振单元、第三谐振单元、第四谐振单元、第五谐振单元、第六谐振单元，其形状为宽度不变的线段， 或者为两段宽中间细的哑铃状。
13.作为优选方案：所述交叉耦合单元设置在第二谐振单元与第六谐振单元之间，交叉耦合器的形状为正方形。
14.作为优选方案：所述谐振单元、隔离排孔、屏蔽层、耦合电容片、复合馈电结构、交叉耦合单元均为金属导体。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的滤波器，包括ltcc陶瓷体、复合馈电结构、多个谐振单元、屏蔽层、屏蔽排孔、隔离排孔、耦合电容片、并联电容片和交叉耦合单元；相邻的各谐振单元依次由耦合电容片产生电容耦合，非紧邻的谐振单元产生交叉磁耦合或电耦合；屏蔽层之间由排孔直接相连，某些非紧邻的谐振单元安排隔离排孔产生电磁隔离或控制交叉耦合，上述结构使得本发明的毫米波滤波器具有宽带宽及高抑制的特性。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
17.图1为本发明的毫米波带通滤波器的等效电路图；图2为本发明的毫米波带通滤波器结构的立体图；图3为本发明的毫米波带通滤波器的内部爆炸结构示意图；图4为本发明的毫米波带通滤波器的底层图案形成面示意图；图5为本发明的毫米波带通滤波器的第一层陶瓷体印刷图案形成面及过孔的示意图；图6为本发明的毫米波带通滤波器的第二层陶瓷体印刷图案形成面的示意图；图7为本发明的毫米波带通滤波器的第三层陶瓷体印刷图案形成面及过孔的示意图；图8为本发明的毫米波带通滤波器的第四层陶瓷体印刷图案形成面的示意图；图9为本发明的毫米波带通滤波器的第五层陶瓷体印刷图案形成面的示意图；图10为本发明的毫米波带通滤波器中连接两个屏蔽层之间过孔的示意图；图11为本发明的毫米波带通滤波器的仿真图。
具体实施方式
18.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
19.为了更清楚详细的阐述本发明的技术实施方案，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
20.如图1所示，为本发明的毫米波带通滤波器的等效电路图；如图2和图3所示，本发明所述的ltcc毫米波滤波器包括ltcc陶瓷体1、输入输出端口a2和输入输出端口b3、复合馈电结构、两个大面积的屏蔽层6和7、屏蔽排孔8及隔离排孔9、耦合电容层10、并联电容层11、交叉耦合器12、七个谐振单元，上述结构均实现一体化。
21.本发明在电路结构上，第一输入输出端口与复合馈电结构直接相连，复合馈电结构与第一谐振单元直接连接，第二谐振单元与第三谐振单元通过耦合电容层的一部分产生电容耦合，第三谐振单元与第四谐振单元通过耦合电容层的一部分产生电容耦合，第四谐振单元与第五谐振单元通过耦合电容层的一部分产生电容耦合，第五谐振单元与第六谐振单元通过耦合电容层的一部分产生电容耦合，第六谐振单元与第七谐振单元通过耦合电容层的一部分产生电容耦合，第七谐振单元与复合馈电结构直接连接，复合馈电结构与第二输入输出端口与直接相连。
22.上述非紧邻的谐振单元产生交叉电磁耦合，即电磁场理论中的交叉耦合。通过安排隔离排孔的疏密度，可控制交叉耦合的强度，从而控制滤波器的带外零点。所述第二、三、四、五、六谐振单元，其形状可以是宽度不变的线段， 也可以为两段宽中间细的哑铃状。
23.为增加滤波器高频段的抑制，第一谐振单元、第七谐振单元在首尾并联一个电容，以在带外产生一个谐振零点。为增加滤波器带外抑制，在第二谐振单元及第六谐振单元之间，安排一个交叉耦合单元，以调整带外谐振零点的位置，从而达到控制带外抑制陡度的目的。本发明中谐振单元、屏蔽及隔离排孔、屏蔽层、电容耦合层、复合馈电结构，皆为金属导体，他们与陶瓷体皆为一体。
24.本发明的具体结构如下：ltcc陶瓷体1为长方体，由多个层叠体构成，如图4所示，ltcc陶瓷体1的底部，印刷有输入输出端口a2、输入输出端口b3以及大面积的第一屏蔽层6。
25.如图5所示的第一层叠体101，灌有过孔a401及过孔b501，并且在层叠体101上，印刷有圆形图案a402及圆形图案b502，过孔a401位于圆形图案a402的中央，且与过孔a401电性连接，过孔b501位于圆形图案b502的中央，且与过孔b501电性连接。
26.如图6所示的第二层叠体102，印刷有圆形图案c403及圆形图案d503；如图7所示的第三层叠体103，灌有若干过孔c404及过孔d504，并且在第三层叠体103上，印刷有第一谐振单元1301、第二谐振单元1302、第三谐振单元1303、第四谐振单元1304、第五谐振单元1305、第六谐振单元1306、第七谐振单元1307，过孔c404一端与圆形图案c403连接，过孔c404另一端与第一谐振单元1301连接，过孔d504一端与圆形图案d503连接，过孔d504另一端与第七谐振单元1307连接。
27.根据本实施方案，第一谐振单元1301、第二谐振单元1302、第三谐振单元1303、第四谐振单元1304、第五谐振单元1305、第六谐振单元1306、第七谐振单元1307电学结构上相邻且电磁耦合。
28.如图7所示，所述第三层叠体103，印有交叉耦合器12，该交叉耦合器12位于第二谐振单元2开路端和第六谐振单元6开路端之间，电学上，该交叉耦合器靠近第一谐振单元1和第七谐振单元7，相反，远离第三谐振单元3和第五谐振单元5。
29.如图8所示，所述第四层叠体104，印刷有耦合电容图案a1001、耦合电容图案
b1002、耦合电容图案c1003、耦合电容图d案1004、耦合电容图案e1005、耦合电容图案f1006；通过耦合电容图案a1001，第一谐振单元1与第二谐振单元2实现电磁耦合；通过耦合电容图案b1002，第二谐振单元2与第三谐振单元3实现电磁耦合；通过耦合电容图案c1003，第三谐振单元3与第四谐振单元4实现电磁耦合；通过耦合电容图案d1004，第四谐振单元4与第五谐振单元5实现电磁耦合；通过耦合电容图案e1005，第五谐振单元5与第六谐振单元6实现电磁耦合；所述第四层叠体104，还印刷有并联电容图案a1101、并联电容图案b1102。并联电容图案a1101的两端分别与第一谐振单元1301的两端电学上并联排布，从而产生谐振零点；并联电容图案b1102的两端分别与第七谐振单元1307的两端电学上并联排布，从而产生谐振零点。
30.第三谐振单元3的一端第二谐振单元垂直，另一端与第四谐振单元垂直，所述第五谐振单元的一端与第四谐振单元垂直，另一端与第六谐振单元垂直。
31.如图9所示，所述第五层叠体105，印刷有大面积的第二屏蔽层7。如图10所示，贯穿于第一层叠体101、第二层叠体102、第三层叠体103、第四层叠体104、第五层叠体105，排布有屏蔽排孔8及隔离排孔9。
32.屏蔽排孔分布第一谐振单元1、第二谐振单元2、第三谐振单元3、第四谐振单元4、第五谐振单元5、第六谐振单元6、第七谐振单元7的周边；本发明的第一屏蔽层位于陶瓷体底部，第二屏蔽层位于陶瓷体内部，屏蔽排孔将第一屏蔽层及第二屏蔽层连接， 并将复合馈电结构、七个谐振单元、耦合电容层包围起来。
33.隔离排孔将第一屏蔽层及第二屏蔽层连接，隔离排孔的一部分将第二谐振单元与第六谐振单元隔开，隔离排孔的一部分将第三谐振单元与第五谐振单元隔开，隔离排孔的一部分将第三谐振单元与第四谐振单元隔开，隔离排孔的一部分将第四谐振单元与第五谐振单元隔开。具体设置如下：隔离排孔a901排布于第二谐振单元2、第六谐振单元6之间，隔离排孔a901排布于第三谐振单元3、第五谐振单元5之间；隔离排孔b902排布于第三谐振单元3、第四谐振单元4之间；隔离排孔b902排布于第四谐振单元4、第五谐振单元5之间。
34.以上所描述是实施例是本发明中的一个较好的实施例，并不以上述实施方式限制本发明。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于本发明所作的任何修改、等同替换、改进所获得的其他实施例，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。