专利名称：多倍频程抑制微型腔体滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波器，特别是一种多倍频程抑制微型腔体滤波器。
背景技术：
随着微波毫米波通信、雷达等系统的发展，尤其是移动手持式无线通信终端、单兵卫星移动通信终端、军用与民用多模多路通信系统终端、机载、弹载、宇航通信系统中微波毫米波通信模块的不断小型化，带通滤波器作为相应波段接收和发射支路中的关键电子部件，多倍频程抑制微型腔体滤波器是其一个重要的发展方向。描述这种部件性能的主要技术指标有:通带工作频率范围、阻带频率范围、通带输入/输出电压驻波比、通带插入损耗、阻带衰减、形状因子、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。用常规方法设计的滤波器，如发夹型滤波器结构、谐振腔滤波器结构和同轴线滤波器结构等均存在体积和插入损耗较大的缺点，对于要求苛刻的应用场合往往无法使用。
发明内容
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、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定、相位频率特性线性变化的多倍频程抑制微型腔体滤波器。实现本发明目的的技术方案是:一种多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、输入电感、由第一电感和第一电容并联而成的第一级并联谐振单元、第一耦合电感、由第二电感和第二电容并联而成的第二级并联谐振单元、第二耦合电感、由第三电感和第三电容并联而成的第三级并联谐振单元、交叉耦合电感、输出电感、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口和接地端；输入端口与输入电感连接，输出端口与输出电感连接，该输出电感与输入电感之间并联第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元和第三级并联谐振单元，在第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间串联第一耦合电感；第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间串联第二耦合电感；交叉耦合电感的一端与输入电感、第一级并联谐振单元、第一耦合电感的公共端相连接，另一端与输出电感、第三级并联谐振单元、第二耦合电感的公共端相连接；所述的第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元和第三级并联谐振单元的另一端分别接地。本发明与现有技术相比，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以及圆柱形腔体实现并联谐振单元和电磁耦合电路，所带来的显著优点是:(1)通带内损耗低、带外抑制远；(2) Q值高；(3)体积小、重量轻、可靠性高；(4)电性能优异，相位频率特性线性变化；(5)电性能温度稳定性高；(6)电路实现结构简单；(7)电性能一致性好，可实现大批量生产；(8)成本低；(9)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接；
(10)特别适用于火箭、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持终端中，以及对体积、重量、性能、可靠性有苛刻要求的通信系统中。
图1是本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器的电原理图。图2是本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器的外形及内部结构示意图。图3是本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器主要性能仿真结果曲线。
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，本发明是一种多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、输入电感Lin、由第一电感LI和第一电容Cl并联而成的第一级并联谐振单元L1C1、第一耦合电感L12、由第二电感L2和第二电容C2并联而成的第二级并联谐振单元L2C2、第二耦合电感L23、由第三电感L3和第三电容C3并联而成的第三级并联谐振单元L3C3、交叉耦合电感L13、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口 P2和接地端；输入端口 Pl与输入电感Lin连接，输出端口 P2与输出电感Lout连接，该输出电感Lout与输入电感Lin之间并联第一级并联谐振单元LlCl、第二级并联谐振单元L2C2和第三级并联谐振单元L3C3，在第一级并联谐振单元LlCl与第二级并联谐振单元L2C2之间串联第一耦合电感L12 ;第二级并联谐振单元L2C2与第三级并联谐振单元L3C3之间串联第二稱合电感L23 ;交叉稱合电感L13的一端与输入电感Lin、第一级并联谐振单兀L1C1、第一稱合电感L12的公共端相连接,另一端与输出电感Lout、第三级并联谐振单元L3C3、第二耦合电感L23的公共端相连接；所述的第一级并联谐振单元L1C1、第二级并联谐振单元L2C2和第三级并联谐振单元L3C3的另一端分别接地。结合图2，本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、输入电感Lin、第一级并联谐振单元L1C1、第一耦合电感L12、第二级并联谐振单元L2C2、第二耦合电感L23、第三级并联谐振单元L3C3、交叉耦合电感L13、输出电感Lout、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口 P2和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其中输入电感Lin、交叉耦合电感L13、输出电感Lout均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元LlCl的电感L1、第二级并联谐振单元L2C2的电感L2、第三级并联谐振单元L3C3的电感L3均采用分布参数圆柱形腔体结构实现，第一级并联谐振单元LlCl的电容Cl、第二级并联谐振单元L2C2的电容C2、第三级并联谐振单元L3C3的电容C3均采用介质平板电容实现；第一耦合电感L12采用第一并联谐振单元LlCl和第二并联谐振单元L2C2之间空间耦合和分布参数电感实现；第二耦合电感L23采用第二并联谐振单元L2C2和第三并联谐振单元L3C3之间空间耦合和分布参数电感实现。本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:第一级并联谐振单元L1C1、第二级并联谐振单元L2C2、第三级并联谐振单元L3C3均采用分布参数圆柱形腔体耦合结构实现，其中第一级并联谐振单元LlCl的电感LI的一端、第二级并联谐振单元L2C2的电感L2的一端、第三级并联谐振单元L3C3的电感L3的一端分别接地，另一端分别与对应的第一级并联谐振单元LlCl的电容Cl的一端、第二级并联谐振单元L2C2的电容C2的一端、第三级并联谐振单元L3C3的电容C3的一端相连，第一级并联谐振单元LlCl的电容Cl的另一端、第二级并联谐振单元L2C2的电容C2的另一端、第三级并联谐振单元L3C3的电容C3的另一端分别接地。
本发明多倍频程抑制微型腔体滤波器，其工作原理简述如下:输入的宽频带微波信号经输入端口 Pl通过输入电感Lin到达第一级并联谐振单元L1C1、第一耦合电感L12、交叉耦合电感L13相连的公共端，在第一级并联谐振单元LlCl谐振频率附近的微波信号进入第一耦合电感L12和交叉耦合电感L13，其余非第一并联谐振单元LlCl谐振频率附近的微波信号通过第一级并联谐振单元LlCl中的第一电感LI和第一电容Cl接地，实现第一级滤波。滤波后的微波信号经过第一电感L12到达第二级并联谐振单元L2C2，在第二级并联谐振单元L2C2谐振频率附近的微波信号进入第二耦合电感L23中，其余非第二级并联谐振单元L2C2谐振频率附近的微波信号通过第二级并联谐振单元L2C2中的第二电感L2和第二电容C2接地，实现第二级滤波；经过第一级滤波、第一耦合电感L12、第二级滤波、第二耦合电感L23的微波信号，在第三级并联谐振单元L3C3谐振频率附近的微波信号到达交叉耦合电感L13、输出电感Lout相连的公共端,其余非第三级并联谐振单元L3C3谐振频率附近的微波信号通过第三级并联谐振单元L3C3中的第三电感L3和第三电容C3接地，实现第三级滤波；由于交叉耦合电感L13、第一耦合电感L12和第二耦合电感L23之间构成等效并联谐振回路，该并联谐振频率附近的微波信号，因呈现高阻抗被抑制，形成交叉耦合零点，非该并联谐振频率附近的微波频率信号通过输出电感Lout接表面安装的50欧姆阻抗输出端口 P2的一端；经过第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第一耦合电感L12、第二耦合电感L23、交叉耦合电感L13的宽频带微波信号，通过表面安装的50欧姆阻抗输出端口 P2的另一端输出，从而实现多倍频程抑制微型腔体滤波器功能。多倍频程抑制微型腔体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。多倍频程抑制微型腔体滤波器实施体积为2_X 1.2_X0.95_。该滤波器中心频率为4.25吉赫兹，通带内插入损耗均小于1.5分贝，在5.5吉赫兹到20吉赫兹的阻带内都抑制优于-30分贝，具有良好的滤波器性能。
权利要求
1.一种多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、输入电感(Lin)、由第一电感(LI)和第一电容(Cl)并联而成的第一级并联谐振单元(L1、C1)、第一耦合电感(L12)、由第二电感(L2)和第二电容(C2)并联而成的第二级并联谐振单元(L2、C2)、第二耦合电感(L23)、由第三电感(L3)和第三电容(C3)并联而成的第三级并联谐振单元(L3、C3)、交叉耦合电感(L13)、输出电感(Lout)、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口(P2)和接地端；输入端D(Pl)与输入电感(Lin)连接，输出端口(P2)与输出电感(Lout)连接,该输出电感(Lout)与输入电感(Lin)之间并联第一级并联谐振单元(L1、Cl)、第二级并联谐振单元(L2、C2)和第三级并联谐振单元(L3、C3)，在第一级并联谐振单元(L1、C1)与第二级并联谐振单元(L2、C2)之间串联第一耦合电感(L12);第二级并联谐振单元(L2、C2)与第三级并联谐振单元(L3、C3)之间串联第二耦合电感(L23);交叉耦合电感(L13)的一端与输入电感(Lin)、第一级并联谐振单兀(L1、C1)、第一稱合电感(L12)的公共端相连接，另一端与输出电感(Lout)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、第二稱合电感(L23)的公共端相连接；所述的第一级并联谐振单元(L1、C1)、第二级并联谐振单元(L2、C2)和第三级并联谐振单元(L3、C3)的另一端分别接地。
2.根据权利要求1所述的多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、输入电感(Lin)、第一级并联谐振单元(L1、Cl)、第一耦合电感(L12)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第二耦合电感(L23)、第三级并联谐振单元(L3、C3)、交叉耦合电感(L13)、输出电感(Lout)、表面贴装的50欧姆阻抗输出端口(P2)和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其中输入电感(Lin)、交叉耦合电感(L13)、输出电感(Lout)均采用分布参数的带状线实现，第一级并联谐振单元(L1、Cl)的电感(LI)、第二级并联谐振单元(L2、C2)的电感(L2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)的电感(L3)均采用分布参数圆柱形腔体结构实现，第一级并联谐振单元(L1、Cl)的电容(Cl)、第二级并联谐振单元(L2、C2)的电容(C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)的电容(C3)均采用介质平板电容实现；第一耦合电感(L12)采用第一并联谐振单元(L1、Cl)和第二并联谐振单元(L2、C2)之间空间耦合和分布参数电感实现；第二耦合电感(L23)采用第二并联谐振单元(L2、C2)和第三并联谐振单元(L3、C3)之间空间耦合和分布参数电感实现。
3.根据权利要求1或2所要求的多倍频程抑制微型腔体滤波器，其特征在于:第一级并联谐振单元(L1、Cl)、第二级并联谐振单元(L2、C2)、第三级并联谐振单元(L3、C3)均采用分布参数圆柱形腔体耦合结构实现，其中第一级并联谐振单元(L1、C1)的电感(LI)的一端、第二级并联谐振单元(L2、C2)的电感(L2)的一端、第三级并联谐振单元(L3、C3)的电感(L3)的一端分别接地，另一端分别与对应的第一级并联谐振单元(L1、C1)的电容(Cl)的一端、第二级并联谐振单元(L2、C2)的电容(C2)的一端、第三级并联谐振单元(L3、C3)的电容(C3)的一端相连，第一级并联谐振单元(L1、C1)的电容(Cl)的另一端、第二级并联谐振单元(L2、C2)的电容(C2)的另一端、第三级并联谐振单元(L3、C3)的电容(C3)的另一端分别接地。
全文摘要
本发明公开了一种多倍频程抑制微型腔体滤波器，包括适用于表面贴装的50欧姆阻抗输入/输出端口、采用分布参数圆柱形腔体耦合结构实现的三个并联谐振单元、交叉耦合电感、输入和输出电感，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明具有通带选择性好、带外抑制远、插入损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、电性能好、相位频率特性线性度高、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，特别适用于雷达、通信、箭载、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持和便携终端产品中，以及对体积、重量、电性能及可靠性等有苛刻要求的场合和相应频段系统中。
文档编号H01P1/207GK103107393SQ201310047088
公开日2013年5月15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, 杨静霞, 罗鸣, 施淑媛, 张 林, 朱勤辉, 朱丹, 邓良, 李雁, 冯辰辰, 顾家, 陈湘治, 方思慧, 陈龙 申请人:江苏万邦微电子有限公司