一种小型化VHF带通滤波器的制作方法

文档序号:11593490阅读:842来源:国知局

本实用新型属于电子技术领域,它涉及一种小型化VHF带通滤波器,特别是一种基于LTCC工艺小型化VHF带通滤波器。



背景技术:

随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的高速发展,相控阵技术(控制阵列天线各单元的相位、幅度以形成空间波束并控制其扫描的技术)是雷达系统核心技术;在有源相控阵中,相控阵雷达主体是有源阵面,每个天线单元后面接一个发射机/接收机前端,即T/R组件,T/R组件是构成有源相控阵雷达天线的基础,是有源相控阵雷达的核心部件,它的体积、重量、性能、质量、成本、可靠性等指标直接影响雷达相应的整机指标。

相控阵雷达T/R组件中时常加入滤波器,滤波器加在T/R组件的接收通道,主要用来抑制接收机收到工作频率以外信号干扰,T/R组件中常用的滤波器是带通滤波器,主要是考虑通带工作频率范围、通带插入损耗、带内纹波、幅度、相位特性的影响和兼顾止带的要求。

目前应用于VHF频段上的带通滤波器主要有三种设计方法:传统LC滤波器、声表面滤波器(SAWF)、LTCC滤波器;在(30MHz~300MHZ)频段,由于波长较长(波长10m~1m), 滤波器的体积与工作波长成正比,因此体积较大,其中传统LC滤波器利用分离式元器件搭建,可靠性弱、幅度、相位特性差;声表面滤波器(SAWF)在VHF频段设计时,通带插入损耗大、温度稳定性差而且成本高,在温度稳定性要求高和插入损耗要求低的应用场合均受到很大限制;现有的LTCC滤波器体积大、重量重。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术中存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种小型化、高性能的VHF带通滤波器,本滤波器采用LC并联谐振交叉耦合原理,并通过LTCC的工艺实现。等效电感采用垂直折叠螺旋电感;等效电容采用平行板电容结构,这种实现方式能够显著减小滤波器尺寸,并且很好的达到要求的性能参数。

本实用新型所采用的技术方案是:

一种小型化VHF带通滤波器,输入端P1、输出端P2,侧边电极接地端GND1、侧边电极接地端GND2、电路隔离层PM1、电路隔离层PM2、耦合电容C5、耦合电容C6、第一对LC并联谐振器(L1、C1)、第二对LC并联谐振器(L2、C2)、第三对LC并联谐振器(L3、C3)、第四对LC并联谐振器(L4、C4),采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现,由上至下空间结构为:上层封装层,空白陶瓷层,电路隔离层PM1,电容C1和电容C2,空白陶瓷层,电感L1和电感L2,电感L3和电感L4,空白陶瓷层,电容C3和电容C4,电容C5和电容C6,空白陶瓷层,电路隔离层PM2,空白陶瓷层,下层封装层;

进一步地,输入端P1一端接输入信号,输入端P1另一端连接第一对LC并联谐振器(L1、C1),第一对LC并联谐振器(L1、C1)与第二对LC并联谐振器(L2、C2),通过电感L1与电感L2形成K耦合,第三对LC并联谐振器(L3、C3)位于第一对LC并联谐振器(L1、C1)下方,通过电感L3与电感L1形成K耦合,第四对LC并联谐振器(L4、C4)位于第二对LC并联谐振器(L2、C2)下方,通过电感L4与电感L2形成K耦合;第三对LC并联谐振器(L3、C3)和第四对LC并联谐振器(L4、C4)在同一平面,通过电感L3与电感L4形成K耦合,电容C3连接电容C5、电容C4连接电容C6,输出端P2一端连接第二对LC并联谐振器(L2、C2),输出端P2另一端接输出信号;

进一步地,输入端P1一端接输入信号,输入端P1另一端连接电容C1上极板,电容C1上极板通过通孔连接电感L1输入端,电感L1输出端连接侧边电级接地端,电容C1下极板一端连接侧边电级接地端,电容C1下极板与电容C2下极板相连接;电容C2下极板一端连接侧边电级接地端,另一端开口,使电容C2上极板与电感L2连接形成通路,电容C2上极板通过通孔连接电感L2输入端、电感L2输出端连接侧边电级接地端,电容C2上极板另一端连接输出端P2;电感L3输入端连接电容C3的下极板,电感L3输出端连接侧边电级接地端,电容C3的上极板连接侧边电级接地端;电感L4输入端连接电容C4的下极板,电感L4输出端连接侧边电级接地端,电容C4的上极板连接侧边电级接地端;电容C3连接电容C5的下极板,电容C4连接电容C6下极板,电容C5上极板与电容C6上极板相连接。

进一步地,电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现的平行板电容;

进一步地,电感L1、电感L2、电感L3、电感L4均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现的通过通孔连接形成垂直折叠螺旋电感。

该滤波器封装结构为(4.5mm×3.2mm×1.5mm),具有小尺寸、重量轻、低插入损耗、电性能优异、选频性能好、温度稳定性好、高性价比等优点。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型是通过LTCC工艺实现的小型化VHF带通滤波器,在实现同等技术指标前提下能够显著的减小器件的尺寸,同时,该VHF带通滤波器能有效的减小带内的插入损耗和增大带外的抑制,并且频率选择性很好、温度稳定性好,能够满足军用指标要求。

本实用新型提供的VHF带通滤波器具有高性价比、小尺寸、重量轻、低插入损耗、选频性能好、电性能优异、温度稳定性好等特点,本实用新型是基于LTCC工艺,性能高,适合批量生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述,以使得本实用新型的上述优点更加明确。

图1 小型化VHF带通滤波器的分层示意图;

图2 小型化VHF带通滤波器的结构示意图;

图3 小型化VHF带通滤波器的整体示意图;

图4 小型化VHF带通滤波器的实施例的三视图;

图5 小型化VHF带通滤波器的实施例的S参数仿真结果。

图6 小型化VHF带通滤波器的实施例的VSWR仿真结果。

具体实施方式

结合以下附图,对本实用新型进行具体说明:

如图1,本实用新型小型化VHF带通滤波器,包括输入端P1、输出端P2,侧边电极接地端GND1、侧边电极接地端GND2、电路隔离层PM1、电路隔离层PM2、耦合电容C5、耦合电容C6、第一对LC并联谐振器(L1、C1)、第二对LC并联谐振器(L2、C2)、第三对LC并联谐振器(L3、C3)、第四对LC并联谐振器(L4、C4),采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现,由上至下空间结构为:上层封装层,空白陶瓷层,电路隔离层PM1,电容C1和电容C2,空白陶瓷层,电感L1和电感L2,电感L3和电感L4,空白陶瓷层,电容C3和电容C4,电容C5和电容C6,空白陶瓷层,电路隔离层PM2,空白陶瓷层,下层封装层;

如图2,本实用新型小型化VHF带通滤波器,输入端P1一端接输入信号,输入端P1另一端连接第一对LC并联谐振器(L1、C1),第一对LC并联谐振器(L1、C1)与第二对LC并联谐振器(L2、C2),通过电感L1与电感L2形成K耦合,第三对LC并联谐振器(L3、C3)位于第一对LC并联谐振器(L1、C1)下方,通过电感L3与电感L1形成K耦合,第四对LC并联谐振器(L4、C4)位于第二对LC并联谐振器(L2、C2)下方,通过电感L4与电感L2形成K耦合;第三对LC并联谐振器(L3、C3)和第四对LC并联谐振器(L4、C4)在同一平面,通过电感L3与电感L4形成K耦合,电容C3连接电容C5、电容C4连接电容C6,输出端P2一端连接第二对LC并联谐振器(L2、C2),输出端P2另一端接输出信号;

如图3,本实用新型小型化VHF带通滤波器,输入端P1一端接输入信号,输入端P1另一端连接电容C1上极板,电容C1上极板通过通孔连接电感L1输入端,电感L1输出端连接侧边电级接地端,电容C1下极板一端连接侧边电级接地端,电容C1下极板与电容C2下极板相连接;电容C2下极板一端连接侧边电级接地端,另一端开口,使电容C2上极板与电感L2连接形成通路,电容C2上极板通过通孔连接电感L2输入端、电感L2输出端连接侧边电级接地端,电容C2上极板另一端连接输出端P2;电感L3输入端连接电容C3的下极板,电感L3输出端连接侧边电级接地端,电容C3的上极板连接侧边电级接地端;电感L4输入端连接电容C4的下极板,电感L4输出端连接侧边电级接地端,电容C4的上极板连接侧边电级接地端;电容C3连接电容C5的下极板,电容C4连接电容C6下极板,电容C5上极板与电容C6上极板相连接。

如图4,本实用新型小型化VHF带通滤波器实施例的封装结构为(4.5mm×3.2mm×1.5mm),该滤波器由多层低温共烧陶瓷工艺实现。

如图5和图6所示,本实用新型小型化VHF带通滤波器实施例的中心频率为120MHz,通带内插入损耗小于3.5dB,在DC~40MHz范围内抑制大于30dB,在240~700MHz范围内抑制大于40dB,在700~1200MHz范围内抑制大于30dB,通带内驻波比(VSWR)小于1.4。

需要注意的是,上述具体实施案例仅仅是示例性的,在本实用新型的上述教导下,本领域技术人员可以在上述实施案例的基础上进行各种改进和变形,而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。

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