专利名称：宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波器，特别是宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器。
背景技术：
随着无线通信和个人无线电子终端产品的日益普及，性能优、体积小、成本低及可靠性高的目标越来越受到人们的关注和追求，尤其是器件微型化成为研究的前沿和热点。射频无源器件是射频模块中重要的组成部分，由于射频无源器件的固有特性，在系统中占有的体积较大，而采用平面集成技术缩小的体积远不能满足工程需求。以低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)为基础的层叠结构具有体积小、成本低、结构简单、性能可靠等优点，在滤波器、振荡器、混频器、天线等方面获得了广泛应用。微波平衡滤波器在现代无线通信系统中是非常重要的器件。在许多无线通信应用中，例如无线局域网、蓝牙以及低噪声下变频器等，平衡滤波电路被广泛应用于射频前端模块。本发明是基于LTCC工艺，研制适于工程需要的宽带微型低温共烧陶瓷(LTCC)平衡滤波器，描述这种部件性能的主要技术指标有:通带频率、阻带频率、通带插入损耗、回波损耗、相位不平衡性、幅值不平衡性、阻带衰减、体积、重量、可靠性等。目前研究单独实现微波滤波器和巴伦的设计已经出现，然而却没有将二者集成在一起实现小型化、低相位不平衡性、低幅值不平衡性的平衡滤波器，所以对于要求苛刻的场合下往往不能使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频带宽、低相位不平衡性、低幅值不平衡性、体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、温度性能稳定的宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器。实现本发明目的的技术方案是:宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，其特征在于包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口、五级高通滤波器、改进型三线耦合巴伦、表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口、表面贴装的50欧姆阻抗的第二输出端口和接地端；五级高通滤波器由第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容组成；改进型三线耦合巴伦由第一耦合带状线、第二耦合带状线、第三耦合带状线、第四耦合带状线组成；输入端口的一端接不平衡输入信号，输入端口的另一端接第四电容的一端与第一电感的一端，第一电感的另一端接第一电容的一端，第一电容的另一端连接到接地端，第四电容的另一端接第五电容的一端和第二电感的一端，第二电感的另一端接第二电容的一端，第二电容的另一端连接到接地端，第五电容的另一端接第三电感的一端和第一耦合带状线的一端，第三电感的另一端接第三电容的一端，第三电容的另一端连接到接地端上；第一耦合带状线的另一端连接到接地端上，第二耦合带状线的两端都连接到接地端上，第三耦合带状线的一端接第四耦合带状线的一端，第三耦合带状线的另一端接第一输出端口，第一输出端口的另一端输出平衡信号，第四耦合带状线的另一端接第二输出端口，第二输出端口的另一端输出平衡信号。
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)频带宽；(2)低相位不平衡性；(3)低幅值不平衡性；(4)体积小、重量轻、可靠性高；(5)温度稳定性高；(6)电性能一致性好，可实现大批量生产；(7)成本低；(8)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。
图1是本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器的电路原理图。图2是本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器的外形及内部结构示意图。图3是本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器三维全波仿真的性能曲线。图4是本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器三维全波仿真的相位不平衡性曲线。图5是本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器三维全波仿真的幅值不平衡性曲线。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。结合图1、图2，本发明是一种宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P1、五级高通滤波器、改进型三线耦合巴伦、表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口 P2和第二输出端口 P3和接地端；五级高通滤波器由第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5组成；改进型三线耦合巴伦由第一耦合带状线Ml、第二耦合带状线M2、第三耦合带状线M3、第四耦合带状线M4组成；输入端口 Pl的一端接不平衡输入信号，输入端口 Pl的另一端接第四电容C4的一端与第一电感LI的一端,第一电感LI的另一端接第一电容Cl的一端,第一电容Cl的另一端连接到接地端，第四电容C4的另一端接第五电容C5的一端和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端连接到接地端，第五电容C5的另一端接第三电感L3的一端和第一稱合带状线Ml的一端,第三电感L3的另一端接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端连接到接地端上；第一耦合带状线Ml的另一端连接到接地端上，第二耦合带状线M2的两端都连接到接地端上，第三耦合带状线M3的一端接第四耦合带状线M4的一端，第三耦合带状线M3的另一端接第一输出端口P2，第一输出端口 P2的另一端输出平衡信号，第四耦合带状线M4的另一端接第二输出端口P3,第二输出端口 P3的另一端输出平衡信号。结合图2，本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，该平衡滤波器表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一耦合带状线Ml、第二耦合带状线M2、第三耦合带状线M3、第四耦合带状线M4、表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口 P2和第二输出端口 P3和接地端均采用多层用低温共烧陶瓷工艺实现，其中第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5均采用集总参数的带状线实现。第一耦合带状线Ml、第二耦合带状线M2、第三耦合带状线M3、第四耦合带状线M4均采用分布参数的带状线结构实现。
结合图2，本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，该平衡滤波器中第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一耦合带状线Ml、第二耦合带状线M2、第三耦合带状线M3、第四耦合带状线M4均以矩形方式绕制而成，层间通过圆形通孔相连；第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5均采用介质平板电容实现。本发明宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，结合图1、图2，其工作原理简述如下:宽频带信号从表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 Pl输入，进入五级高通滤波器，其中频率较低的信号经过第一电感LI和第一电容Cl流向接地端从而被滤除，而频率较高的信号通过第四电容C4到达第五电容C5的一端；接下来频率较低的信号经过第二电感L2和第二电容C2流向接地端从而被滤除，而较高频率的信号通过第五电容C5到达五级高通滤波器的输出端；接下来频率较低的信号经过第三电感L3和第三电容C3流向接地端而被滤除，从而完成高通滤波功能。接下来通过五级高通滤波器的信号流入改进型三线耦合巴伦的第一耦合带状线Ml的一端，第一耦合带状线Ml的另一端连接到接地端；第二耦合带状线M2的两端均连接到接地端；进入第一耦合带状线Ml的信号耦合到第三耦合带状线M3里，第三耦合带状线M3的一端接表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口 P2，输出一个平衡信号，而第三耦合带状线M3的另一端连接第四耦合带状线M4的一端，第四耦合带状线M4的另一端接表面贴装的50欧姆阻抗的第二输出端口 P3,输出另一个平衡信号,两个输出信号的幅度近似相等，相位差近乎180°，从而很好地实现宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器输出平衡信号的功能。一种宽带微型低温共烧陶瓷平衡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。结合图2模型一种宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器实施体积为
2.0mmXl.5mmXl.38mm。结合图3、图4和图5所示，该平衡滤波器在通带1.65 GHz到2.15 GHz频率范围内，不平衡端口的回波损耗均在10分贝以下，插入损耗小于2.8分贝，平衡端口的相位不平衡性小于180° ±6.2°，幅值不平衡性小于0.5分贝，阻带0.9 GHz到1.45 GHz范围内，衰减大于26.2分贝，具有良好的平衡信号输出性能。
权利要求
1.一种宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，其特征在于:包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口(P1)、五级高通滤波器、改进型三线耦合巴伦、表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口(P2)和第二输出端口(P3)和接地端；五级高通滤波器由第一电感(LI)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)组成；改进型三线耦合巴伦由第一耦合带状线(Ml)、第二耦合带状线(M2)、第三耦合带状线(M3)、第四耦合带状线(M4)组成；输入端口(Pl)的一端接不平衡输入信号，输入端口(Pl)的另一端接第四电容(C4)的一端与第一电感(LI)的一端,第一电感(LI)的另一端接第一电容(Cl)的一端，第一电容(Cl)的另一端连接到接地端，第四电容(C4)的另一端接第五电容(C5)的一端和第二电感(L2)的一端，第二电感(L2)的另一端接第二电容(C2)的一端，第二电容(C2)的另一端连接到接地端，第五电容(C5)的另一端接第三电感(L3)的一端和第一稱合带状线(Ml)的一端,第三电感(L3)的另一端接第三电容(C3)的一端,第三电容(C3)的另一端连接到接地端上；第一耦合带状线(Ml)的另一端连接到接地端上，第二耦合带状线(M2)的两端都连接到接地端上，第三耦合带状线(M3)的一端接第四耦合带状线(M4)的一端，第三耦合带状线(M3)的另一端接第一输出端口(P2)，第一输出端口(P2)的另一端输出平衡信号，第四耦合带状线(M4)的另一端接第二输出端口(P3)，第二输出端口(P3)的另一端输出平衡信号。
2.根据权利要求1所述的宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，其特征在于:表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口(P1)、第一电感(LI)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第一耦合带状线(Ml)、第二耦合带状线(M2)、第三耦合带状线(M3)、第四耦合带状线(M4)、表面贴装的50欧姆阻抗的第一输出端口(P2)和第二输出端口(P3)和接地端均采用多层用低温共烧陶瓷工艺实现，其中第一电感(LI)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)均采用集总参数的带状线实现；第一耦合带状线(Ml)、第二耦合带状线(M2)、第三耦合带状线(M3)、第四耦合带状线(M4)均采用分布参数的带状线结构实现。
3.根据权利要求1或2所述的宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，其特征在于:第一电感(LI)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一耦合带状线(Ml)、第二耦合带状线(M2)、第三耦合带状线(M3)、第四耦合带状线(M4)均以矩形方式绕制而成，层间通过圆形通孔相连；第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)均采用介质平板电容实现。
全文摘要
本发明公开了一种宽带微型低温共烧陶瓷平衡滤波器，包括适用于表面贴装的输入端口和两个输出端口、两个级联电容、三个零点电容、三个零点电感、四个耦合带状线、接地端口，各元件均采用集总参数带状线设计，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明具有体积小、低相位不平衡性、低幅值不平衡性、频带宽、重量轻、可靠性高、相位频率特性线性度好、温度稳定性好、成本低、可大批量生产等优点，其中体积小的特点对微波系统小型化的研究具有非常重要的意义。微波平衡滤波器在现代无线通信系统中是非常重要的器件，本发明广泛适用于射频前端模块。
文档编号H01P1/203GK103117427SQ201310047059
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者戴永胜, 朱勤辉, 施淑媛, 罗鸣, 张 林, 杨静霞, 陈龙, 朱丹, 邓良, 李雁, 冯辰辰, 顾家, 陈湘治, 方思慧 申请人:江苏万邦微电子有限公司