一种微型三维双模高性能窄带滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种微型三维双模高性能窄带滤波器，包括输入/输出端口、输入输出电感以及使用带状线结构实现的三个双模谐振器，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。本发明具有频率覆盖广、相对带宽窄、插损小、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、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，适用于射频、微波及毫米波频段的通信、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窄带通信系统。
【专利说明】一种微型三维双模高性能窄带滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种射频微波滤波器，特别是一种微型三维双模高性能窄带滤波器。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、 低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波滤波器的性能、尺寸、可 靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，现在的使用频段己经相当拥挤， 所以卫星通信等尖端设备向着毫米波波段发展，所以微波毫米波波段滤波器已经成为该波 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] 当前在射频微波频段使用范围较广的滤波器类型有声表面波滤波器、微带滤波器 和LC滤波器。声表面波滤波器滤波特性较好，但是它的制作成本较高且对加工工艺的要求 较为苛刻，良品率较低。微带滤波器和LC滤波器不易获得窄带插损小的特性而且体积较大 不利于小型化集成。所述现有技术存在无法同时获得低插损窄带特性、较好的滤波特性、微 型化、良品率高和成本低特性的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种由带状线结构实现体积小、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、温度性能稳定的一种微型三维双模高性 能窄带滤波器。
[0005]实现本发明目的的技术方案是：一种微型三维双模高性能窄带滤波器，包括50欧 姆阻抗输入端口 P1、输入内部接口 C1、接口输入电感C2、第一双模谐振腔B1第一带状线 C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第三带状线C5、第一双模谐振腔 B1第四带状线C6、第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔B2第二带状线C10、 第二双模谐振腔B 2第三带状线Cl 1、第二双模谐振腔B2第四带状线C12,第三双模谐振腔 B3第一带状线C13、第三双模谐振腔B3第二带状线C14、第三双模谐振腔B3第三带状线 C1·5、第二双模谐振腔B3第四带状线C16、连接第一、第二和第三双模谐振腔B1,B2,B 3的第 一连接带状线CT和第二连接带状线C8。输出接口电感C17、输出内部接口 C18、50欧姆阳 抗输出端口 P2;
[0006] 5〇欧姆阻抗输入端口 P1中心处设置输入内部接口 C1，输入内部接口 C1的另一端 与接口输入电感C2连接。
[0007]第二双模谐振腔B1第一带状线C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模 谐振腔B1第三带状线C5、第一双模谐振腔B1第四带状线C6构成第一双模谐振腔B1。第 一双模谐振腔B1第二带状线C4位于接口输入电感C2上方，两者通过耦合相连；第一双模 谐振腔B1第三带状线 C5位于接口输入电感C2下方，二者通过耦合相连。第一双模谐振腔 Bj第一带状线C3位于第一双模谐振腔B1第二带状线C4上方，两者通过耦合相连。第一双 模谐振腔B1第四带状线C6位于第一双模谐振腔B1第三带状线C5下方，二者通过耦合相 连。 _8]?j妾口输入电感C2通过耦合与第一双模谐振腔B1第二带状线C4和第一双模谐振 腔B1第三带状线C5连接。第一双模谐振腔B1第二带状线C4的一端与第一连接带状线C7 相连。第一双模谐振腔B1第三带状线C5的一端与第二连接带状线C8相连。
[0009]第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔B2第二带状线CIO、第二双模 谐振腔B2第三带状线C11、第二双模谐振腔B2第四带状线C12构成第二双模谐振腔B2。 第二双模谐振腔B2第一带状线C 9位于第二双模谐振腔B2第二带状线C10的上方，二者耦 合连接。第二双模谐振腔B2第四带状线C12位于第二双模谐振腔B2第三带状线C11的下 方，二者耦合连接。
[0010]第二双模谐振腔B2第二带状线C10的一端在第一连接带状线C7的中间点处与第 一连接带状线C7相连。第二双模谐振腔B2第三带状线C11的一端在第二连接带状线C8 的中间点处与第二连接带状线C8相连。
[0011]第三双模谐振腔B3第一带状线C13、第三双模谐振腔B3第二带状线C14、第三双 模谐振腔B3第三带状线C15、第三双模谐振腔B3第四带状线C16构成第三双模谐振腔B3。 第三双模谐振腔B3第二带状线C14位于接口输出电感C17上方，两者通过耦合相连；第三 双模谐振腔B3第三带状线C15位于接口输出电感C17下方，二者通过耦合相连。第三双模 谐振腔B3第一带状线C13位于第三双模谐振腔B3第二带状线C14上方，两者通过耦合相 连。第三双模谐振腔B 3第四带状线C16位于第三双模谐振腔B3第三带状线C15下方，二 者通过耦合相连。
[0012] 第一连接带状线C7的另一端与第三双模谐振腔B3第二带状线C14相连，第二连 接带状线C8的另一端与第三双模谐振腔B 3第三带状线Ci5相连。接口输出电感C17的另 一端与输出内部接口 C18相连，输出内部接口 C18的另一端被设置于50欧姆阻抗输出端口 P2的中心处。
[0013] 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新结构三维立体集 成技术，所带来的显著优点是：（1)可调双模结构，带内平坦、通带内插损低；(2)滤波器带 宽较窄；⑶滤波器解构紧凑，体积小、重量轻、可靠性高；⑷电性能优异；（5)电路实现结 构简单，可实现大批量生产，成品率高；(6)成本低；（7)使用安装方便，可以使用全自动贴 片机安装和焊接。
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的微型三维双模高性能窄带滤波器的外形结构示意图。
[0016] 图2是本发明的微型三维双模高性能窄带滤波器的内部结构示意图。
[0017]图3是本发明的微型三维双模高性能窄带滤波器输出端的幅频特性曲线。
【具体实施方式】
[0018]结合图1，本发明一种微型三维双模高性能窄带滤波器，该滤波器包括50欧姆阻 抗输入端口 P1、输入内部接口 C1、接口输入电感C2、第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第 一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第三带状线C5、第一双模谐振腔B1第 四带状线C6、第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔B2第二带状线CIO、第二 双模谐振腔B 2第三带状线Cl 1、第二双模谐振腔B2第四带状线C12,第三双模谐振腔B3第 一带状线C13、第三双模谐振腔B 3第二带状线C14、第三双模谐振腔B3第三带状线C15、第 三双模谐振腔B3第四带状线C1 6、连接第一、第二和第三双模谐振腔B1，B2，B3的第一连接 带状线C 7和第二连接带状线C8。输出接口电感C17、输出内部接口 C18、50欧姆阻抗输出 端口 P2 ;
[0019] 5〇欧姆阻抗输入端口 P1中心处设置输入内部接口 C1，输入内部接口 C1的另一端 与接口输入电感C2连接。
[0020]第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模 谐振腔B1第三带状线C5、第一双模谐振腔B1第四带状线⑶构成第一双模谐振腔B1。第 一双模谐振腔B1第二带状线C4位于接口输入电感 C2上方，两者通过耦合相连；第一双模 谐振腔B1第三带状线C5位于接口输入电感C2下方，二者通过耦合相连。第一双模谐振腔 B1第一带状线C3位于第一双模谐振腔B1第二带状线C4上方，两者通过耦合相连。第一双 模谐振腔B1第四带状线C6位于第一双模谐振腔 B1第三带状线C5下方，二者通过耦合相 连。
[0021]接口输入电感C2通过耦合与第一双模谐振腔B1第二带状线C4和第一双模谐振 腔B1第三带状线C5连接。第一双模谐振腔B1第二带状线C4的一端与第一连接带状线C7 相连。第一双模谐振腔B1第三带状线C5的一端与第二连接带状线C8相连。
[0022]第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔B2第二带状线C10、第二双模 谐振腔B2第三带状线C11、第二双模谐振腔B2第四带状线C12构成第二双模谐振腔B2。 第二双模谐振腔B2第一带状线C9位于第二双模谐振腔B2第二带状线C10的上方，二者耦 合连接。第二双模谐振腔B2第四带状线C12位于第二双模谐振腔B2第三带状线C11的下 方，二者稱合连接。
[0023]第二双模谐振腔B2第二带状线C10的一端在第一连接带状线C7的中间点处与第 一连接带状线C7相连。第二双模谐振腔B2第三带状线C11的一端在第二连接带状线C8 的中间点处与第二连接带状线C8相连。
[0024]第三双模谐振腔B3第一带状线C13、第三双模谐振腔B3第二带状线C14、第三双 模if振腔B3第三带状线C15、第三双模谐振腔B3第四带状线C16构成第三双模谐振腔B3。 第三双模谐振腔B3第二带状线C14位于接口输出电感C17上方，两者通过耦合相连；第三 双模谐振腔B3第三带状线C15位于接口输出电感C17下方，二者通过耦合相连。第三双模 谐振腔B3第一带状线C13位于第三双模谐振腔 B3第二带状线C14上方，两者通过耦合相 连。第三双模谐振腔B3第四带状线C16位于第三双模谐振腔B3第三带状线C15下方，二 者通过耦合相连。
[0025]第一连接带状线CT的另一端与第三双模谐振腔B3第二带状线Π 4相连，第二连 接^状^ C8的另一端与第三双模谐振腔B3第三带状线C15相连。接口输出电感C17的另 一端与输出内部接口 CIS相连，输出内部接口 C18的另一端被设置于50欧姆阻抗输出端口 P2的中心处。
[0026] 结合图1，第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3是上下对 称几何形状；同时第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3也是关于 第二双模谐振腔B2的偶对称的几何形状。根据奇偶模的分析方法，合理调整双模谐振腔的 尺寸就能任意调整双模的谐振频率，当两种模式的谐振频率和耦合程度得当时，就能够得 到性能优良的滤波器。
[0027] 结合图1，第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第一双模谐振腔B1第四带状线C6、 第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔B2第四带状线C12,第三双模谐振腔B3 第一带状线C13和第三双模谐振腔B3第四带状线C16在远离第一连接带状线C7的一侧各 自接地。
[0028] 一种微型三维双模高性能窄带滤波器，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，由于结构采用双模谐振的方式，既一种谐振结构产生两种谐振模式以及三 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。
[0029] 下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0030] 实施例1
[0031] 本发明的新型立体微型双模宽带滤波器的第一双模谐振腔B1第一带状线C3、 第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第二双模谐振腔B2第一带状线C9、第二双模谐振腔 B2第二带状线C10和第一连接带状线C7的尺寸分别为1. 8mmX0. 4ram、l. 52mmX0. 5mm、 1. 8mmX〇. 5mm、l_ 9mmX0_ 6mm 和 3. 2mmX0. 3mm。
[0032] 本发明一种微型三维双模高性能窄带滤波器的尺寸仅为4. 8mmX4. 2mmX 1. 5ram， 其仿真性能可从图2、图3看出，通带中心频率为2. 984GHz，通带2. 92GHz?3. 02GHz，相对 带宽为3 %，通带内最小插入损耗为1. 58dB,输入端口回波损耗均优于19. 58dB,带外产生 了两个零点，带外抑制较好。
【权利要求】
1·^一种微型三维双模高性能窄带滤波器，其特征在于，包括5〇欧姆阻抗输入端口 (P1)、输入内部接口（C1)、接口输入电感（⑵、第一双模谐碰（B1)第一带状线（⑶第 1模谐巧腔（B1)第二带状线 （C4)、第一双模谐碰（B1)第三带状线（C5)、第-双模谐 第四带状线（C6)、第二双模谐振腔（B2)第一带状线_、第二双模谐振腔_ 第二市状线（CIO)、第二双模谐振腔（B2)第三带状线 （cu)、第二双模谐振腔（B2)第四带 状线（C12^、第三双模谐振腔（B3)第一带状线 （C13)、第三双模谐振腔（B3)第二带状线 (C14)、第^双模谐振腔（B3)第三带状线 （C15)、第三双模谐振腔（B3)第四带状线伽）、 连接第一、第二和第三双模谐振腔（ B1，B2，B3)的第一连接带状线（c?)和第二连接带状线 (C8)，输出接口电感（C1 7)、输出内部接口（cl8)、5〇欧姆阻抗输出端口（p2); 5〇欧姆阻抗输入端口（Pi)中心处设置输入内部接口（C1)，输入内部接口（C1)的另一 端与接口输入电感（C2)连接； 第一双模谐振腔（B1)第一带状线（C3)、第一双模谐振腔（B1)第二带状线（C4)、第一 双模谐振腔（B1)第二带状线（C5)、第一双模谐振腔（B1)第四带状线（C6)构成第一双模 谐振腔（B1);第一双模谐振腔（B1)第二带状线（ C4)位于接口输入电感（C2)上方，两者通 过耦合相连；第一双模谐振腔（B1)第三带状线（ C5)位于接口输入电感（C2)下方，二者通 过耦合相连；第一双模谐振腔（B1)第一带状线（C3)位于第一双模谐振腔（B1)第二带状线 (C4)上方，两者通过耦合相连；第一双模谐振腔 （B1)第四带状线（C6)位于第一双模谐振 腔（B1)第三带状线（C5)下方，二者通过耦合相连； 接口输入电感（c2)通过耦合与第一双模谐振腔（B1)第二带状线（C4)和第一双模谐 振腔（B1)第三带状线（C5)连接，第一双模谐振腔（B1)第二带状线（C4)的一端与第一连 接带状线（C7)相连，第一双模谐振腔（B1)第三带状线（ C5)的一端与第二连接带状线（C8) 相连； 第二双模谐振腔（B2)第一带状线（C9)、第二双模谐振腔（B2)第二带状线（C10)、第二 双模谐振腔（B2)第三带状线（C11)、第二双模谐振腔（B2)第四带状线（C12)构成第二双模 谐振腔（B 2);第二双模谐振腔（B2)第一带状线（eg)位于第二双模谐振腔（B2)第二带状 线（C10)的上方，二者耦合连接；第二双模谐振腔（B 2)第四带状线（C12)位于第二双模谐 振腔（B2)第三带状线（C11)的下方，二者耦合连接； 第二双模谐振腔（B2)第二带状线（C10)的一端在第一连接带状线（C7)的中间点处与 第一连接带状线（C7)相连；第二双模谐振腔（B2)第三带状线（C11)的一端在第二连接带 状线（C8)的中间点处与第二连接带状线（C8)相连； 第三双模谐振腔（B3)第一带状线（C13)、第三双模谐振腔（B3)第二带状线（C14)、第 三双模谐振腔（B3)第三带状线（C15)、第三双模谐振腔（B3)第四带状线（C16)构成第三双 模谐振腔Φ 3);第三双模谐振腔（B3)第二带状线（C14)位于接口输出电感（C17)上方，两 者通过耦合相连；第三双模谐振腔（B3)第三带状线（C15)位于接口输出电感（C17)下方， 二者通过耦合相连；第三双模谐振腔（B 3)第一带状线（C13)位于第三双模谐振腔（B3)第 二带状线（C14)上方，两者通过耦合相连；第三双模谐振腔（ B3)第四带状线（C16)位于第 三双模谐振腔（B3)第三带状线（C15)下方，二者通过耦合相连； 第一连接带状线（C7)的另一端与第三双模谐振腔（B3)第二带状线（C14)相连，第二 连接带状线（C8)的另一端与第三双模谐振腔（B3)第三带状线（C15)相连，接口输出电感 (C17)的另一％与输出内部接口（C18)相连，输出内部接口（C18)的另一端被设置于5〇欧 姆阻抗输出端口（P2)的中心处。 # 2_根据权利要求1所述的一种微型三维双模髙性能窄带滤波器，其特征在于，第一双 ，谐振f、(Bl)'第二双模谐振腔（B2)和第三双模谐振腔（B3)是上下对称几何形状；同时 第一双模谐振腔（B1)、第二双模谐振腔（B 2)和第三双模谐振腔（B3)也是关于第二双模谐 振腔（B2)的偶对称的几何形状。 3二根据权利要求1或2所述的一种微型三维双模高性能窄带滤波器，其特征在于，第 模谐振腔（B1)第一带状线（a)、第一双模谐振腔（B1)第四带状线（C6)、第二双模谐 ^腔第一带状线（ C9)、第二双模谐振腔（B2)第四带状线（C12)，第三双模谐振腔 （B3) 第一带状线（CI3)和第三双模谐振腔（B3)第四带状线（C1 6)在远离第一连接带状线（C7) 的一侧各自接地。
【文档编号】H01P1/208GK104218280SQ201410467014
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】朱丹, 邓良, 陈相治, 陈宇, 戴永胜 申请人:南京理工大学