一种异质集成LTCC同轴腔带通滤波器及射频前端电路

本发明涉及无线通信，特别涉及一种异质集成ltcc同轴腔带通滤波器及射频前端电路。

背景技术：

1、随着移动通信领域的快速发展，市场对高性能射频前端设备的需求越来越大。滤波器作为通信系统射频前端关键器件之一，用于选择性地通过或抑制特定频率范围内的信号，使不同频段不同制式的无线通信设备互不干扰，是射频前端中数量与需求量最大的元器件，因此，追求滤波电路的高性能、小型化对于射频前端设备具有重要意义。

2、低温共烧陶瓷(ltcc)技术使用陶瓷层和金属导线层构成多层结构，可以实现复杂的电路设计，具有较低的损耗和较高的集成度，在射频前端电路中得到广泛应用。然而，随着移动通信应用频段的不断提高，射频滤波电路结构越来越复杂，综合性能指标要求越来越高，传统ltcc技术开始显示出一些局限性。这主要源于材料特性和制备工艺对于高性能的限制，以及高频环境中可能出现的损耗和耦合效应。

3、此外，同轴腔谐振器采用同轴结构，是一种常用于射频微波频段的滤波器。常见的同轴腔谐振器由金属铸烧而成，在拥有高品质因数和宽阻带抑制的同时面临体积较大的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种异质集成ltcc同轴腔带通滤波器及射频前端电路。

2、本发明将同轴腔滤波器与异质集成工艺相结合，基于低温共烧陶瓷(ltcc)工艺进行设计，整体滤波器由多种不同介电常数的介质构成，从而获得低插入损耗、紧凑尺寸、高滚降和高谐波抑制等特性，对于实现高效、可靠的移动通信系统至关重要。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，采用ltcc工艺制作，由不同介电常数的多层介质层构成。

5、进一步，包括四层介质层和四层金属层，所述四层介质层由下至上依次层叠设置，包括第一介质层、第二介质层、第三介质层及第四介质层，其中，第一介质层、第二介质层及第三介质层为低介电常数介质层，第四介质层为高介电常数介质层；

6、所述四层金属层分别为第一金属层、第二金属层、第三金属层和第四金属层；四层金属层由下至上依次层叠，其中第一金属层设置于第一介质层上表面，第二金属层设置于第二介质层上表面，第三金属层设置于第三介质层上表面，第四金属层设置于第四层介质层上表面，不同金属层间通过金属过孔进行信号连接。

7、进一步，还包括侧面金属、底面金属、信号输入端口、信号输出端口及多个谐振器；

8、所述侧面金属及底面金属设置分别设置在多层介质层的周围及底面构成腔体；

9、所述多个谐振器呈一字排列，位于首端的谐振器通过第一微带线与信号输入口连接，位于末端的谐振器通过第二微带线与信号输出口连接。

10、进一步，所述谐振器包括多个金属盖盘，所述多个金属盖盘分别设置在第一金属层、第二金属层及第三金属层，所述金属盖盘通过金属过孔穿过介质层与底面金属连接。

11、进一步，所述信号输入端口位于第四金属层，位于首端的谐振器与第一微带线的一端连接于第二金属层，所述第一微带线的另一端与信号输入口连接，所述第一微带线位于第二金属层；

12、所述信号输出端口位于第四金属层，所述第二微带线位于第二金属层，位于末端的谐振器与第二微带线的一端连接于第二金属层，所述第二微带线的另一端与信号输出端口连接。

13、进一步，所述金属盖盘的直径大于谐振器直径。

14、进一步，所述信号输入端口及信号输出端口采用g-s-g结构。

15、进一步，第一介质层、第二介质层及第三介质层采用介电常数为8的介质填充；

16、所述第四介质层采用介电常数为45的介质填充。

17、进一步，所述谐振器具体为五个。

18、一种射频前端电路，包括所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

20、本发明基于ltcc异质集成工艺设计实现同轴腔滤波器，利用不同介电常数的介质层获得更大的滤波器设计自由度，使该同轴腔滤波器摆脱了传统的微波集成电路所带来的局限性。

21、本发明分别在同轴腔谐振器短路端填充低介电常数介质，在同轴腔谐振器开路端填充高介电常数介质。将低介电常数介质中的等效电感与高介电常数介质中等效电容同时集成于一个谐振器上，从而可以同时获得串扰低，损耗小(低介电常数介质损耗通常小于高介电常数介质损耗)的等效电感以及尺寸小，串扰小的等效电容，可以有效降低滤波器插入损耗。

22、此外，高介电常数中的电容设计可以提供更大的带宽调节范围，从而提高同轴腔滤波器带宽。因此所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器及射频前端电路具有小尺寸，低损耗，高滚降等高性能特点,且能有效抑制高次谐波。

技术特征：

1.一种异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，采用ltcc工艺制作，由不同介电常数的多层介质层构成。

2.根据权利要求1所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，包括四层介质层和四层金属层，所述四层介质层由下至上依次层叠设置，包括第一介质层、第二介质层、第三介质层及第四介质层，其中，第一介质层、第二介质层及第三介质层为低介电常数介质层，第四介质层为高介电常数介质层；

3.根据权利要求2所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，还包括侧面金属、底面金属、信号输入端口、信号输出端口及多个谐振器；

4.根据权利要求3所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，所述谐振器包括多个金属盖盘，所述多个金属盖盘分别设置在第一金属层、第二金属层及第三金属层，所述金属盖盘穿过介质层与底面金属连接。

5.根据权利要求3或4所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，所述信号输入端口位于第四金属层，位于首端的谐振器与第一微带线的一端连接于第二金属层，所述第一微带线的另一端与信号输入口连接，所述第一微带线位于第二金属层；

6.根据权利要求4所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，所述金属盖盘的直径大于谐振器直径。

7.根据权利要求3所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，所述信号输入端口及信号输出端口采用g-s-g结构。

8.根据权利要求2所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，第一介质层、第二介质层及第三介质层采用介电常数为8的介质填充；

9.根据权利要求3所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器，其特征在于，所述谐振器具体为五个。

10.一种射频前端电路，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的异质集成ltcc同轴腔带通滤波器。

技术总结
本发明公开了一种异质集成LTCC同轴腔带通滤波器及射频前端电路，采用LTCC工艺制作，由不同介电常数的多层介质层构成，分别在同轴腔谐振器短路端填充低介电常数介质，在同轴腔谐振器开路段填充高介电常数介质，包括侧面金属、底面金属、信号输入端口、信号输出端口以及多个谐振器。通过异质集成LTCC工艺设计的同轴腔带通滤波器，具备尺寸小，插入损耗低，滚降性能好且能有效抑制高次谐波的优势，能够很好地满足射频前端电路对滤波器件的小型化高集成低损耗需求。

技术研发人员：徐金旭,尤博怀,章秀银,李慧阳
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16