全集总与半集总组合双频滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种全集总与半集总组合双频滤波器，包括LC匹配电路和两个不同频段的微波滤波器，采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。两个滤波器分别采用集总结构和半集总结构进行设计，LC匹配电路用于避免两个滤波器并联后的阻抗失配效应。本发明具有结构简单、体积小、重量轻、造价低、可靠性高、电性能优异、成品率高、批量一致性好、温度性能稳定等优点，适用于相应微波频段的通信、卫星通信等对体积、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。
【专利说明】
全集总与半集总组合双频滤波器
技术领域
[0001]本发明涉及一种双频滤波器，特别是一种全集总与半集总组合双频滤波器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着卫星电子、通信事业的蓬勃发展，国际微波射频领域已逐渐往低成本、高性能、小型化的方向发展，这类产品在未来的通信业具有超强的竞争力，这使得对于微波器件的尺寸、性能、成本提出了更加严格的要求。在现代无线通信系统以及微波毫米波通信、雷达等系统中，需要用到很低的频段工作频段，特别是在一些国防尖端设备中，为保证系统性能，对滤波器电性能及其尺寸要求尤为苛刻。适用于超低频段的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指标有:通带工作频率范围、阻带频率范围、通带插入损耗、阻带衰减、通带输入/输出电压驻波比、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。
[0003]低温共烧陶瓷是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能模块。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计多样性和灵活性及高频性能等方面都显现出众多优点，已成为无源集成的主流技术。其具有高Q值，便于内嵌无源器件，散热性好，可靠性高，耐高温，冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小，精度高，紧密型好，损耗小的微波器件。由于LTCC技术具有三维立体集成优势，在微波频段被广泛用来制造各种微波无源元件，实现无源元件的高度集成。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、使用方便、适用范围广、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的微型微波滤波器。
[0005]实现本发明目的的技术方案是:一种全集总与半集总组合双频滤波器，它包括LC匹配电路和两个微波滤波器。第一微波滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口、第一输入电感、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一输出电感、第一 Z形级间耦合带状线、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口和接地端。其中，第一谐振器由第一线圈和第一电容并联而成，第一线圈的一端与第一电容的一端相连，第一线圈的另一端与第一电容的另一端分别接地;第二谐振器由第二线圈和第二电容并联而成，第二线圈的一端与第二电容的一端相连，第二线圈的另一端与第二电容的另一端分别接地;第三谐振器由第三线圈和第三电容并联而成，第三线圈的一端与第三电容的一端相连，第三线圈的另一端与第三电容的另一端分别接地;第四谐振器由第四线圈和第四电容并联而成，第四线圈的一端与第四电容的一端相连，第四线圈的另一端与第四电容的另一端分别接地;第一谐振器与第四谐振器对称分布，第二谐振器与第三谐振器也是对称分布;第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈均为两层矩形螺旋线圈结构，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口与第一输入电感的左端连接，第一输入电感的右端与第一线圈和第一电容相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口与第一输出电感的右端连接，第一输出电感的左端与第四线圈和第四电容相连接，第一 Z形级间耦合带状线位于第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器之上。
[0006]第二微波滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口、第一部分并联谐振单元、第一零点电容、第二部分串联谐振单元、第二零点电容、第三部分并联谐振单元、第三零点电容、第四部分串联谐振单元、第四零点电容和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口；第二输入端口与第一部分并联谐振单元连接，其中第一部分并联谐振单元由第一电感、第一电容并联组成，第一电容平行设置于第一电感的下方;第一零点电容与第一部分并联谐振单元串联接地，且第一零点电容平行设置于第一电容的下方;第二部分串联谐振单元与输入端口连接，其中第二部分串联谐振单元由第二电感、第二电容串联组成，第二电容平行设置于第二电感的下方;第二零点电容与第二部分串联谐振单元并联，且第二零点电容平行设置于第二电感的下方，与第二电容在同一平面;第三部分并联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容连接，其中第三部分并联谐振单元由第三电感、第三电容并联组成，第三电容平行设置于第三电感的上方;第三零点电容与第三部分并联谐振单元串联接地，且第三零点电容平行设置于第三电容的上方;第四部分串联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容连接，其中第四部分串联谐振单元由第四电感、第四电容串联组成，第四电容平行设置于第四电感的上方;第四零点电容与第四部分串联谐振单元并联，且第四零点电容平行设置于第四电感的上方，与第四电容在同一平面;第二输出端口与第四电容连接;所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感均为矩形螺旋式电感，第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均为平行式平板电容。LC匹配电路的电容分别与第一输入端口和第一输出端口相接，LC匹配电路的电感分别与第二输入端口和第二输出端口连接。
[0007]与现有技术相比，由于本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成，所带来的显著优点是:(I)本发明通带范围内平坦、通带内插损低；(2)滤波器边带陡峭，带外抑制好;(3)体积小、重量轻、可靠性高；(4)电路实现结构简单，可实现大批量生产；(5)成本低；(6)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。
【附图说明】
[0008]图1(a)是本发明全集总与半集总组合双频滤波器的外形结构示意图，图1(b)是本发明全集总与半集总组合双频滤波器中第一微波滤波器的外形及内部结构示意图，图1(C)是本发明全集总与半集总组合双频滤波器中第二微波滤波器的外形及内部结构示意图。
[0009]图2是本发明全集总与半集总组合双频滤波器输出端口的幅频特性曲线。
[0010]图3是本发明全集总与半集总组合双频滤波器输入端口的驻波特性曲线。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0012]结合图la、b、c，本发明全集总与半集总组合双频滤波器，该双频滤波器的第一微波滤波器Fl包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口 Pl、第一输入电感Linl、第一谐振器L1、Cl、第二谐振器L2、C2、第三谐振器L3、C3、第四谐振器L4、C4、第一输出电感Lout 1、第一 Z形级间耦合带状线Z1、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2和接地端。其中，第一谐振器L1、Cl由第一线圈LI和第一电容Cl并联而成，第一线圈LI的一端与第一电容Cl的一端相连，第一线圈LI的另一端与第一电容Cl的另一端分别接地;第二谐振器L2、C2由第二线圈L2和第二电容C2并联而成，第二线圈L2的一端与第二电容C2的一端相连，第二线圈L2的另一端与第二电容C2的另一端分别接地;第三谐振器L3、C3由第三线圈L3和第三电容C3并联而成，第三线圈L3的一端与第三电容C3的一端相连，第三线圈L3的另一端与第三电容C3的另一端分别接地;第四谐振器L4、C4由第四线圈L4和第四电容C4并联而成，第四线圈L4的一端与第四电容C4的一端相连，第四线圈L4的另一端与第四电容C4的另一端分别接地;第一谐振器1^1、(:1与第四谐振器1^4工4对称分布，第二谐振器1^工2与第三谐振器1^3工3也是对称分布；第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4均为两层矩形螺旋线圈结构，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4均为双层金属板结构。表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口 Pl与第一输入电感Linl的左端连接，第一输入电感Linl的右端与第一线圈LI和第一电容Cl相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口 P2与第一输出电感Loutl的右端连接，第一输出电感Loutl的左端与第四线圈L4和第四电容C4相连接，第一 Z形级间耦合带状线Zl位于第一谐振器L1、C1、第二谐振器L2、C2、第三谐振器L3、C3、第四谐振器L4、C4之上。
[0013]第二微波滤波器F2包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口 P3、第一部分并联谐振单元、第一零点电容C55、第二部分串联谐振单元、第二零点电容C66、第三部分并联谐振单元、第三零点电容C77、第四部分串联谐振单元、第四零点电容C88和表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口 P4;第二输入端口 P3与第一部分并联谐振单元连接，其中第一部分并联谐振单元由第一电感L5、第一电容C5并联组成，第一电容C5平行设置于第一电感L5的下方;第一零点电容C55与第一部分并联谐振单元串联接地，且第一零点电容C55平行设置于第一电容C5的下方;第二部分串联谐振单元与第二输入端口 P3连接，其中第二部分串联谐振单元由第二电感L6、第二电容C6串联组成，第二电容C6平行设置于第二电感L6的下方;第二零点电容C66与第二部分串联谐振单元并联，且第二零点电容C66平行设置于第二电感L6的下方，与第二电容C6在同一平面;第三部分并联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容C6连接，其中第三部分并联谐振单元由第三电感L7、第三电容C7并联组成，第三电容C7平行设置于第三电感L7的上方;第三零点电容C77与第三部分并联谐振单元串联接地，且第三零点电容C77平行设置于第三电容C7的上方;第四部分串联谐振单元与第二部分串联谐振单元中的第二电容C6连接，其中第四部分串联谐振单元由第四电感L8、第四电容CS串联组成，第四电容CS平行设置于第四电感L8的上方;第四零点电容C88与第四部分串联谐振单元并联，且第四零点电容C88平行设置于第四电感L8的上方，与第四电容CS在同一平面;第二输出端口P4与第四电容C8连接；四个零点电容可以在上边带和下边带分别产生传输零点，通过调整四个零点电容的大小、位置，可以改变传输零点的位置。所述第一电感L5、第二电感L6、第三电感L7和第四电感L8均为矩形螺旋式电感，第一电容C5、第二电容C6、第三电容C7和第四电容CS均为平行式平板电容。表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口 P3、第一部分并联谐振单元、第一零点电容C55、第二部分串联谐振单元、第二零点电容C66、第三部分并联谐振单元、第三零点电容C77、第四部分串联谐振单元、第四零点电容C88、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口 P4和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
[0014]LC匹配电路的电容分别与第一输入端口Pl和第一输出端口(P2)相接，LC匹配电路的电感分别与第二输入端口(P3)和第二输出端口(P4)连接。
[0015]结合图la、b、c，表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 Pl、P3、输入电感Linl、输出电感1^01^1、电容(:1工2、03工4、线圈1^1、1^、1^3、1^4、第一部分并联谐振单元1^5工5、第一零点电容C55、第二部分串联谐振单元L6、C6、第二零点电容C66、第三部分并联谐振单元L7、C7、第三零点电容C77、第四部分串联谐振单元L8、C8、第四零点电容C88、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口 P2、P4和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
[0016]—种全集总与半集总组合双频滤波器，由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900°C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。
[0017]本发明全集总与半集总组合双频滤波器中第一微波滤波器的尺寸为3.6mmX4.5mmX 1.5mm;第二微波滤波器的尺寸为5mmX 8mmX 2.35mm。其性能可从图2、图3看出，第一微波滤波器的通带带宽为480MHz?760MHz，输入端口回波损耗优于16.5dB，输出端口插入损耗优于1.7dB，第二微波滤波器的通带带宽为85MHz?135MHz，输入端口回波损耗优于16dB，输出端口插入损耗优于1.6dB。此款全集总与半集总组合双频滤波器类比于HTCC型或者有机封装型滤波器，具有体积更小，损耗更小，性能更加稳定以及成品率更高等诸多优点。是一款非常实用的双频滤波器。
【主权项】
1.一种全集总与半集总组合双频滤波器，其特征在于:包括LC匹配电路和两个微波滤波器;第一微波滤波器(Fl)包括表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口(Pl )、第一输入电感(Linl)、第一谐振器(L1、C1)、第二谐振器(L2、C2)、第三谐振器(L3、C3)、第四谐振器(L4、C4)、第一输出电感(Loutl)、第一 Z形级间耦合带状线(Z1)、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口(P2)和接地端； 其中，第一谐振器(L1、C1)由第一线圈(LI)和第一电容(Cl)并联而成，第一线圈(LI)的一端与第一电容(Cl)的一端相连，第一线圈(LI)的另一端与第一电容(Cl)的另一端分别接地;第二谐振器(L2、C2)由第二线圈(L2)和第二电容(C2)并联而成，第二线圈(L2)的一端与第二电容(C2)的一端相连，第二线圈(L2)的另一端与第二电容(C2)的另一端分别接地;第三谐振器(L3、C3)由第三线圈(L3)和第三电容(C3)并联而成，第三线圈(L3)的一端与第三电容(C3 )的一端相连，第三线圈(L3 )的另一端与第三电容(C3 )的另一端分别接地;第四谐振器(L4、C4)由第四线圈(L4)和第四电容(C4)并联而成，第四线圈(L4)的一端与第四电容(C4)的一端相连，第四线圈(L4)的另一端与第四电容(C4)的另一端分别接地;第一谐振器化1、(:1)与第四谐振器(1^、04)对称分布，第二谐振器(1^、02)与第三谐振器(1^、03)也是对称分布;第一线圈(LI)、第二线圈(L2)、第三线圈(L3)、第四线圈(L4)均为两层矩形螺旋线圈结构，第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)均为双层金属板结构；表面贴装的50欧姆阻抗第一输入端口(Pl)与第一输入电感(Linl)的左端连接，第一输入电感(Linl)的右端与第一线圈(LI)和第一电容(Cl)相连接，表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口(P2)与第一输出电感(Loutl)的右端连接，第一输出电感(Loutl)的左端与第四线圈(L4)和第四电容(C4)相连接，第一 Z形级间耦合带状线(Zl)位于第一谐振器(L1、C1)、第二谐振器(L2、C2)、第三谐振器(L3、C3)、第四谐振器(L4、C4)之上； 第二微波滤波器(F2)包括表面贴装的50欧姆阻抗第二输入端口(P3)、第一部分并联谐振单元(L5、C5)、第一零点电容(C55)、第二部分串联谐振单元(L6、C6)、第二零点电容(C66)、第三部分并联谐振单元(L7、C7)、第三零点电容(C77)、第四部分串联谐振单元(L8、C8)、第四零点电容(C88)和表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口(P4);第二输入端口(P3)与第一部分并联谐振单元(L5、C5)连接，其中第一部分并联谐振单元(L5、C5)由第一电感(1^5)、第一电容(05)并联组成，第一电容(05)平行设置于第一电感(1^5)的下方;第一零点电容(C55)与第一部分并联谐振单元(L5、C5)串联接地，且第一零点电容(C55)平行设置于第一电容(C5)的下方;第二部分串联谐振单元(L6、C6)与第二输入端口(P3)连接，其中第二部分串联谐振单元(L6、C6)由第二电感(L6)、第二电容(C6)串联组成，第二电容(C6)平行设置于第二电感(L6)的下方;第二零点电容(C66)与第二部分串联谐振单元(L6、C6)并联，且第二零点电容(C66)平行设置于第二电感(L6)的下方，与第二电容(C6)在同一平面;第三部分并联谐振单元(L7、C7 )与第二部分串联谐振单元(L6、C6 )中的第二电容(C6 )连接，其中第三部分并联谐振单元(L7、C7)由第三电感(L7)、第三电容(C7)并联组成，第三电容(C7)平行设置于第三电感(L7)的上方；第三零点电容(C77)与第三部分并联谐振单元(L7、C7)串联接地，且第三零点电容(C77 )平行设置于第三电容(C7 )的上方；第四部分串联谐振单元(L8、C8)与第二部分串联谐振单元(L6、C6)中的第二电容(C6)连接，其中第四部分串联谐振单元(L8、C8)由第四电感(L8)、第四电容(CS)串联组成，第四电容(CS)平行设置于第四电感(L8)的上方;第四零点电容(C88)与第四部分串联谐振单元(L8、C8)并联，且第四零点电容(C88)平行设置于第四电感(L8)的上方，与第四电容(CS)在同一平面;第二输出端口(P4)与第四电容(C8)连接;所述第一电感(L5)、第二电感(L6)、第三电感(L7)和第四电感(L8)均为矩形螺旋式电感，第一电容(C5)、第二电容(C6)、第三电容(C7)和第四电容(C8)均为平行式平板电容。2.根据权利要求1所述的全集总与半集总组合双频滤波器，其特征在于:表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(？1、？3)、输入电感(1^111)、输出电感(1^1^1)、电容((:1、02工3、04)、线圈(1^1、1^、1^3、1^4)、第一部分并联谐振单元(1^5、05)、第一零点电容(055)、第二部分串联谐振单元(L6、C6)、第二零点电容(C66)、第三部分并联谐振单元(L7、C7)、第三零点电容(C77)、第四部分串联谐振单元(L8、C8)、第四零点电容(C88)、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口(P2、P4)和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。3.根据权利要求1或2所述的全集总与半集总组合双频滤波器，其特征在于:第一输入端口(Pl)通过第一输入电感(Linl)与第一电容(Cl)和第一线圈(LI)连接，第一输出端口(P2)通过第一输出电感(Loutl)与第四电容(C4)和第四线圈(L4)连接。
【文档编号】H01P1/203GK105914436SQ201610383771
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】刘毅, 孙超, 戴永胜
【申请人】南京理工大学