一种基于ltcc和dgs的微型多路滤波器组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于滤波器组技术领域，具体涉及一种基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组。
【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，现在的使用频段已经相当拥挤，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。然而在有的特殊情况下，对信号进行不同频率的筛选提出了新的要求，所以滤波器组在这种情况系提供了稳定出色的应用。
[0003]低温共烧陶瓷(LTCC)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。基于LTCC工艺的叠层技术，可以实现三维集成，从而使各种微型微波滤波器具有尺寸小、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本等诸多优点。
[0004]如果只用一路滤波器，只能对一路信号进行一个频段的筛选，然而如果采用滤波器组，在综合高性能开关芯片，就可以实现不同频段下的选择与切换自如的同时实现高性能高效滤波。此外实现相同的性能参数的滤波器，采用LTCC工艺所需体积通常会比传统的实现工艺(如微带线或带状线结构)要大得多，因而在工程应用上的优势就凸显出来，采用LTCC工艺实现，会在尽可能小的体积内，实现最优化的性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组，能对一路信号进行三路不同频段下自如地筛选，并且总体尺寸小、插入损耗小、驻波性能好、带外抑制高、重量轻、可靠性高、使用方便、适用范围广、成品率高、批量一致性好、造价低。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组，包括单刀三掷开关芯片、第一微波滤波器、第二微波滤波器以及第三微波滤波器；开关芯片的第一输出端口、第二输出端口以及第三输出端口分别连接第一微波滤波器、第二微波滤波器以及第三微波滤波器的第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口 ；通过开关芯片控制不同的通路工作。
[0007]进一步，单刀三掷开关芯片包括:信号输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第一输出选择控制端、第二输出选择控制端、第三输出选择控制端、第四输出选择控制端。
[0008]进一步，第一微波滤波器、第二微波滤波器和第二微波滤波器的结构相同，均包括50欧姆输入端口、输入引线电感、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元、第四级并联谐振单元、第五级并联谐振单元、输出引线电感、50欧姆输出端口、第一屏蔽层、第二屏蔽层、Z形级间耦合单元、第一接地端口以及第二接地端口。
[0009]进一步，每级并联谐振单元由平行放置的两层传输线构成；输入引线电感、每级并联谐振单元的第一层传输线以及输出引线电感在同一平面上；每级并联谐振单元的第一层传输线的一端均与第一接地端相连，另一端均开路；每级并联谐振单元的第二层传输线的一端均与第二接地端相连，另一端均开路；输入引线电感的一端与第一级并联谐振单元的第一层传输线的中部相连，另一端连与50欧姆输入端口连接；输出引线电感的一端与第六级并联谐振单元的第一层传输线中部相连，另一端与50欧姆输出端口相连；Z形耦合单元位于五个并联谐振单元的下方、第一屏蔽层的上方，且Z形耦合单元的两端分别与第一接地端和第二接地端相连。
[0010]进一步，第一微波滤波器、第二微波滤波器以及第二微波滤波器中的50欧姆输入端口、输入引线电感、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元、第四级并联谐振单元、第五级并联谐振单元、输出引线电感、50欧姆输出端口、第一屏蔽层、第二屏蔽层、Z形级间耦合单元、第一接地端口以及第二接地端口均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
[0011]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:(I)实现了滤波器频率选择性好、通带响应平坦、过渡带陡峭、带外抑制好、回波损耗小、插入损耗小的优点；(2)实现了微波开关插损小，回波损耗小的优点；(3)本发明结构中采用了缺陷地结构，使得滤波器组对高次谐波的抑制好；(4)本发明体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、实现结构简单、成本低、可实现大批量生产。
【附图说明】
[0012]图1是本发明基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组的整体结构示意图。
[0013]图2是本发明中滤波器的结构示意图。
[0014]图3是本发明仿真实验中第一滤波器所在支路导通时的第一输出端口的S参数幅频特性曲线图。
[0015]图4是本发明仿真实验中第一滤波器所在支路导通时的输入端口的电压驻波比示意图。
[0016]图5是本发明仿真实验中第二滤波器所在支路导通时的第二输出端口的S参数幅频特性曲线图。
[0017]图6是本发明仿真实验中第二滤波器所在支路导通时的输入端口的电压驻波比示意图。
[0018]图7是本发明仿真实验中第三滤波器所在支路导通时的第三输出端口的S参数幅频特性曲线图。
[0019]图8是本发明仿真实验中第三滤波器所在支路导通时的输入端口的电压驻波比示意图。
【具体实施方式】
[0020]容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组的多种实施方式。因此，以下【具体实施方式】和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
[0021]结合图1、图2，本发明基于LTCC和DGS的微型多路滤波器组，包括单刀三掷开关芯片Switch、第一微波滤波器Filterl、第二微波滤波器Filter2以及第三微波滤波器Filter3，开关芯片Switch的第一输出端口 RFOutl、第二输出端口 RF0ut2以及第三输出端口 RF0ut3分别连接第一微波滤波器Filterl、第二微波滤波器Filter2以及第三微波滤波器Filter3的第一输入端口 Inl、第二输入端口 In2和第三输入端口 In3，通过开关芯片Switch控制不同的通路工作，从而实现多路自由选频的滤波器组。
[0022]单刀三掷开关芯片Switch包括:信号输入端口 RFIn、第一输出端口 RFOutl、第二输出端口 RF0ut2、第三输出端口 RF0ut3、第一输出选择控制端Vl、第二输出选择控制端V2、第三输出选择控制端V3、第四输出选择控制端V4。
[0023]第一微波滤波器Fi I ter 1、第二微波滤波器Fi I ter2和第二微波滤波器Fi I ter2的结构相同，只是具体传输线的尺寸不同，工作在不同的频段上，都是采用了 DGS结构。第一微波滤波器Filterl、第二微波滤波器Filter2和第二微波滤波器Filter2均包括50欧姆输入端口 In、输入引线电感Lin、第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元、第三级并联谐振单元、第四级并联谐振单元、第五级并联谐振单元、输出引线电感Lout、50欧姆输出端口 Out、缺陷地结构的第一屏蔽层DGS1、缺陷地结构的第二屏蔽层DGS2、Z形级间耦合单元ZL以及表贴结构的第一接地端口 Gndl和第二接地端口 Gnd2。
[0024]每级并联谐振单元由平行放置的两层传输线构成，第一级并联谐振单元由两层传输线Lll与L12构成，第二级并联谐振单元由两层传输线L21与L22构成，第三级并联谐振单元由两层传输线L31与L32构成，第四级并联谐