一种基于ltcc的s波段外负载四路正交滤波器的制造方法
【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的S波段外负载四路正交滤波器。
【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。定向耦合器不仅具有功率分配的分路的功能，而且还有使得输出两路信号相位正交的功能，本发明中的定向耦合器具有功率损耗低，频带宽，回波损耗小，隔离度高等优点。功分器一直是各种微波集成电路中的重要组成部件，功分器可以进行一路输入信号的功率进行任意比例的分配，同时可以解决信号分路的匹配问题，广泛应用于各种通信系统中。
[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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于LTCC的S波段外负载四路正交滤波器，其频率选择性好、过渡带陡峭、带外抑制好、回波损耗小，并且能提供相位正交、幅度一致两路信号功能，具有插入损耗小、隔离度高、相位一致性好等优点，其体积小、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、性能稳定。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于LTCC的S波段外负载四路正交滤波器，包括S波段等分功分器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器。
[0006]进一步，S波段等分功分器包括第一输入端口、第一输入引线、第一接地端和第二接地端、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一 1/4波长传输线、第二 1/4波长传输线、第一输出引线和第二输出引线、电阻以及第一输出端口和第二输出端口 ；其中，第一 1/4波长传输线与第二 1/4波长传输线位置对称，第一接地端与第二接地端、第一 1/4波长传输线与第二 1/4波长传输线、第一输出引线与第二输出引线2均分别关于信号输入的轴向平面对称；第一屏蔽层与第二屏蔽层关于第一输入引线所在平面对称；第一输入引线、第一 1/4波长传输线、第二 1/4波长传输线、第一输出引线、第二输出引线以及电阻位于同一个平面，第一屏蔽层和第二屏蔽层分别位于该平面的上方和下方；第一屏蔽层和第二屏蔽层在输入引线垂直的方向上同时与第一接地端和第二接地端相连；第一输入引线的一端连接第一输入端口，另一端分两路，分别连接第一 1/4波长传输线和第二 1/4波长传输线；第一 1/4波长传输线和第二 1/4波长传输线的另一端在分别连接第一输出引线和第二输出引线同时跨接电阻，第一输出引线和第二输出引线的另一端分别连接第一输出端口和第二输出端口。
[0007]进一步，第一定向耦合器和第二定向耦合器的结构相同，均包括:第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第一引线、第二引线、第三引线、第四引线、第一平行耦合线和第二平行耦合线；其中，第一端子与第二端子、第三端子与第四端子分别处在对角线的位置上，第一引线、第二引线以及第一平行耦合线的在同一平面上，第一端子、第一引线、第一平行耦合线、第二引线以及第二端子依次相连，第三引线、第四引线以及第二平行耦合线的在同一平面上，第三端子、第三引线、第二平行耦合线、第四引线以及第四端子依次相连。
[0008]进一步，第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器结构相同，均分别包括第二输入端口、第二输入引线、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、第六级并联谐振单元、第三输出引线、第三输出端口、第一 U形级间耦合单元、第二 U形级间耦合单元、Z形级间耦合单元、第三屏蔽层、第四屏蔽层、第三接地端以及第四接地端；其中，每级谐振单元由平行放置的两层传输线构成，第二输入引线与每级并联谐振单元的第一层传输线以及第三输出引线在同一平面上；每级并联谐振单元的第一层传输线的一端均与第四接地端相连，另一端均开路；每级并联谐振单元的第二层传输线均在同一平面上，且一端均与第三接地端相连，另一端均开路；第二输入引线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，另一端连接第二输入端口 ；第三输出引线的一端与第六级并联谐振单元的第一层传输线的中部相连，另一端与第三输出端口相连；第一 U形级间耦合单元和第二 U形级间耦合单元在同一平面上，且位于六个谐振单元的上方、第四屏蔽层的下方，Z形耦合单元位于六个谐振单元的下方、第三屏蔽层的上方，且Z形耦合单元的两端分别与第三接地端和第四接地端相连；S波段等分功分器的第一输出端口、第二输出端口分别连接第一定向親合器和第二定向親合器的第一端子，第一定向耦合器和第二定向耦合器的第二端子、第三端子连接滤波器的第二输入端口。
[0009]进一步，功分器中的第一输入端口、第一输入引线、第一接地端、第二接地端、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一 1/4波长传输线、第二 1/4波长传输线、第一输出引线、第二输出引线、电阻、第一输出端口、第二输出端口，以及两个定向耦合器中的第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第一引线、第二引线、第三引线、第四引线)、第一平行耦合线和第二平行耦合线，以及四个滤波器中的第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器结构相同，均分别包括第二输入端口、第二输入引线、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、第六级并联谐振单元、第三输出引线、第三输出端口、第一 U形级间耦合单元、第二 U形级间耦合单元、Z形级间耦合单元、第三屏蔽层、第四屏蔽层、第三接地端以及第四接地端，均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
[0010]本发明与现有技术相比，其显著优点在于，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，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；实现了定向耦合器信号分路且两路信号幅度一致、相位正交、插损小等优点；实现了功分器功率等分、插入损耗小、隔离度高、相位一致性好的优点；本发明体积小、重量轻、电性能优异且成本低，可实现大批量生产。
【附图说明】
[0011]图1是本发明基于LTCC的S波段外负载四路正交滤波器的总体结构示意图。
[0012]图2是本发明中功分器的结构示意图。
[0013]图3是本发明中定向耦合器的结构示意图。
[0014]图4是本发明中滤波器的结构示意图。
[0015]图5是本发明在仿真实验中四路输出幅频特性曲线图。
[0016]图6是本发明在仿真实验中两路正交输出端口信号间的相位差曲线图。
[0017]图7是本发明在仿真实验中两路同相输出端口信号间的相位差曲线图。
【具体实施方式】
[0018]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的S波段外负载四路正交滤波器的多种实施方式。因此