一種shf波段雙頻雙通帶濾波器組的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，由兩種SHF波段的帶通濾波器及帶狀線組成。其功能主要由兩種并聯微波濾波器實現。兩種微波濾波器結構采用LTCC工藝技術實現。本發明具有體積小、耐高溫、低成本、高品質、穩定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環保性好等優點，廣泛應用于GSM通信系統、軍用雷達、跟蹤接收機、北斗導航系統等衛星通信，對電性能、材料一致性、熱機械性、溫度穩定性、工藝性及抗干擾性等高要求的系統與設備。
【專利說明】
一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組
技術領域
[0001]本發明涉及雙頻濾波器組，具體是一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信事業的迅猛發展，電子元件集成化、模組化、高性能、低成本已經成為國內外射頻領域的發展方向，同時隨著現代高頻通信系統需要多功能接收子系統來獲得寬帶以支持多頻段，迫切需要一種能對輻射干擾的高頻信號有較大衰減的濾波器，以及為了增加保密性，能夠隨時迅速改變接收機的中心頻率的濾波器，這也對微波濾波器的綜合性能提出了更高的要求，系統通常需要通過一個波束發射多個不連續信道的頻率信號，單頻段通信系統已逐漸淘汰，不能很好滿足小型化、集成化等性能，這就需要雙通帶或多通帶濾波器。這種雙通帶濾波器的主要指標有:通帶插入損耗、通帶回波損耗、矩形系數、時延頻率特性、阻帶衰減、通帶電壓駐波比、品質因數等。雙通帶濾波器可以吸收掉不需要混頻段信號，將所需要的兩種不同頻段的信號同時輸出。本設計解決了以往雙通帶濾波器的帶內插損大、通帶間干擾大等缺陷，而其加工工藝有很多種類，近年來國內外大多采用的是低溫共燒陶瓷技術。
[0003]低溫共燒陶瓷(LTCC)是近年發展起來的整合組件技術，已經成為無源集成的主流技術，成為無源元件領域的發展方向。其采用多層陶瓷技術，能夠將無源元件內置于介質基板內部，同時也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無源/有源集成的功能模塊。利用LTCC制備片式無源集成器件和模塊有許多優點，陶瓷材料具有優良的高頻高品質特性，使用電導率高的金屬材料作為導體，有利于系統的品質因子，也可適應大電流及耐高溫的要求，其可將無源組件埋入多層電路基板，有利于提高系統組裝密度，易于實現多層布線與封裝一體化結構，可提高可靠性、耐高溫、高濕等惡劣環境，采用非連續式的生產工藝，便于基板燒成前對每一層布線和互聯通孔進行質量檢測，降低成本。由于LTCC技術具有三維立體集成優勢，在微波頻段被廣泛用來制造各種微波無源元件，實現無源元件的高度集成。基于LTCC工藝的疊層技術，可以實現三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有隔離度好、尺寸小、重量輕、性能優、可靠性高、批量生產性能一致性好及低成本等諸多優點，利用其三維集成結構特點，可以實現雙通帶濾波器。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于實現一種由帶狀線結構實現體積小、耐高溫、低成本、高品質、穩定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環保性好的雙通帶濾波器。
[0005]實現本發明目的的技術方案為:一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，其具體結構如下:其結構由第一微波濾波器、第二微波濾波器與帶狀線組成，帶狀線與第一微波濾波器的第一輸入端口連接，另一帶狀線與第二微波濾波器的第二輸入端口連接，第一微波濾波器的第一輸出端口與第二微波濾波器的第二輸出端口連接。
[0006]第一微波濾波器包括50歐姆阻抗第一輸入端口、第一輸入電感、第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第一輸出電感、第一 Z形級間耦合帶狀線、50歐姆阻抗第一輸出端口和接地端。各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第一帶狀線、第三帶狀線、第五帶狀線、第七帶狀線、第九帶狀線依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第一帶狀線與第三帶狀線之間的距離與第七帶狀線與第九帶狀線之間的距離相等，第三帶狀線與第五帶狀線之間的距離與第五帶狀線與第七帶狀線之間的距離相等。
[0007]第二層由第二帶狀線、第四帶狀線、第六帶狀線、第八帶狀線、第十帶狀線依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第二帶狀線與第四帶狀線之間的距離與第八帶狀線與第十帶狀線之間的距離相等，第四帶狀線與第六帶狀線之間的距離與第六帶狀線與第八帶狀線之間的距離相等。
[0008]其中，50歐姆阻抗第一輸入端口與第一輸入電感的一端連接，第一輸入電感的另一端與第一級并聯諧振單元的第二層的第二帶狀線連接，第一輸出電感的一端與第五級并聯諧振單元的第二層的第十帶狀線連接，50歐姆阻抗第一輸出端口與第一輸出電感的另一端連接，第一Z形級間耦合帶狀線位于并聯諧振單元的下方。每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第一 Z形級間耦合帶狀線兩端均接地。
[0009]第二微波濾波器包括50歐姆阻抗第二輸入端口、第二輸入電感、第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第二輸出電感、第二 Z形級間耦合帶狀線、第一耦合帶狀線、第一接地電容、第二接地電容、50歐姆阻抗第二輸出端口和接地端。各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第十一帶狀線、第十三帶狀線、第十五帶狀線、第十七帶狀線、第十九帶狀線依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十一帶狀線與第十三帶狀線之間的距離與第十七帶狀線與第十九帶狀線之間的距離相等，第十三帶狀線與第十五帶狀線之間的距離與第十五帶狀線與第十七帶狀線之間的距離相等。
[0010]第二層由第十二帶狀線、第十四帶狀線、第十六帶狀線、第十八帶狀線、第二十帶狀線依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十二帶狀線與第十四帶狀線之間的距離與第十八帶狀線與第二十帶狀線之間的距離相等，第十四帶狀線與第十六帶狀線之間的距離與第十六帶狀線與第十八帶狀線之間的距離相等。
[0011]其中，50歐姆阻抗第二輸入端口與第二輸入電感的一端連接，第一級并聯諧振單元的第二層的第十二帶狀線與第二輸入電感的另一端連接，第五級并聯諧振單元的第二層的第二十帶狀線與第二輸出電感的一端連接，50歐姆阻抗第二輸出端口與第二輸出電感的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線位于并聯諧振單元的下方，第一耦合帶狀線位于并聯諧振單元的下方，第一接地電容位于第二輸入電感的上方，第二接地電容位于第二輸出電感的上方。每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二 Z形級間耦合帶狀線兩端均接地，第一接地電容，一端接地，一端開路，第二接地電容，一端接地，一端開路。
[0012]LTCC是本發明所采用的加工工藝，它所具備的一致性好、精度高、體積小、成本低、可靠性高、溫度穩定性好、電性能高等優點是其他加工工藝所不具備的。
[0013]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:本發明具有體積小、耐高溫、低成本、高品質、穩定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環保性好等優點，廣泛應用于GSM通信系統、軍用雷達、跟蹤接收機、北斗導航系統等衛星通信，對電性能、材料一致性、熱機械性、溫度穩定性、工藝性及抗干擾性等高要求的系統與設備。
【附圖說明】
[0014]圖1(a)是本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組的外形結構示意圖，圖1(b)是本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組的第一微波濾波器的內部結構示意圖，圖1(c)是本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組的第二微波濾波器的內部結構示意圖。
[0015]圖2是本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組的輸出端口的幅頻特性曲線。
[0016]圖3是本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組的輸入端口的回波損耗曲線。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0018]結合圖1 (a)、(b)、(c)，本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，該雙通帶濾波器的第一微波濾波器(Fl)包括50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)、第一輸入電感(Linl)、第一級并聯諧振單元(111、1^1)、第二級并聯諧振單元(1^12、1^2)、第三級并聯諧振單元(1^13、L23)、第四級并聯諧振單元(L14、L24)、第五級并聯諧振單元(L15、L25)、第一輸出電感(Loutl)、第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)和接地端。
[0019]各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第一帶狀線(LU)、第三帶狀線(L12)、第五帶狀線(L13)、第七帶狀線(L14)、第九帶狀線(L15)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第一帶狀線(Lll)與第三帶狀線(L12)之間的距離與第七帶狀線(L14)與第九帶狀線(L15)之間的距離相等，第三帶狀線(L12)與第五帶狀線(L13)之間的距離與第五帶狀線(L13)與第七帶狀線(L14)之間的距離相等。
[0020]第二層由第二帶狀線(L21)、第四帶狀線(L22)、第六帶狀線(L23)、第八帶狀線(L24)、第十帶狀線(L25)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第二帶狀線(L21)與第四帶狀線(L22)之間的距離與第八帶狀線(L24)與第十帶狀線(L25)之間的距離相等，第四帶狀線(L22)與第六帶狀線(L23)之間的距離與第六帶狀線(L23)與第八帶狀線(L24)之間的距離相等。
[0021 ] 其中，50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)與第一輸入電感(Linl)的一端連接，第一輸入電感(Linl)的另一端與第一級并聯諧振單元(L11、L21)的第二層的第二帶狀線(L21)連接，第一輸出電感(Loutl)的一端與第五級并聯諧振單元(L15、L25)的第二層的第十帶狀線(L25)連接，第一輸出電感(Loutl)的另一端與50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)連接，第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)位于并聯諧振單元的下方。
[0022]每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)兩端均接地。
[0023]第二微波濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯諧振單元(L31、L41)、第二級并聯諧振單元(L32、L42)、第三級并聯諧振單元(L33、L43)、第四級并聯諧振單元(L34、L44)、第五級并聯諧振單元(L35、L45)、第二輸出電感(Lout2)、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)、第一耦合帶狀線(ZF1)、第一接地電容(Cl)、第二接地電容(C2)、50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)和接地端。
[0024]各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第十一帶狀線(L31)、第十三帶狀線(L32)、第十五帶狀線(L33)、第十七帶狀線(L34)、第十九帶狀線(L35)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十一帶狀線(L31)與第十三帶狀線(L32)之間的距離與第十七帶狀線(L34)與第十九帶狀線(L35)之間的距離相等，第十三帶狀線(L32)與第十五帶狀線(L33)之間的距離與第十五帶狀線(L33)與第十七帶狀線(L34)之間的距離相等。
[0025]第二層由第十二帶狀線(L41)、第十四帶狀線(L42)、第十六帶狀線(L43)、第十八帶狀線(L44)、第二十帶狀線(L45)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十二帶狀線(L41)與第十四帶狀線(L42)之間的距離與第十八帶狀線(L44)與第二十帶狀線(L45)之間的距離相等，第十四帶狀線(L42)與第十六帶狀線(L43)之間的距離與第十六帶狀線(L43)與第十八帶狀線(L44)之間的距離相等。
[0026]其中，50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)與第二輸入電感(Lin2)的一端連接，第二輸入電感(Lin2)的另一端與第一級并聯諧振單元(L31、L41)的第二層的第十二帶狀線(L41)連接，第二輸出電感(Lout2)的一端與第五級并聯諧振單元(L35、L45)的第二層的第二十帶狀線(L45)連接，50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)與第二輸出電感(Lout2)的另一端連接，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯諧振單元的下方，第一耦合帶狀線(ZFl)位于并聯諧振單元的下方，第一接地電容(Cl)位于第二輸入電感(Lin2)的上方，第二接地電容(C2)位于第二輸出電感(Lout2)的上方。
[0027]每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)兩端均接地，第一耦合帶狀線(ZFl)，一端接地，一端開路，第一接地電容(Cl)，一端接地，一端開路，第二接地電容(C2)，一端接地，一端開路。帶狀線與第一濾波器的第一輸入端口(Pl)相連接，另一帶狀線與第二濾波器的第二輸入端口(P3)相連接。
[0028]結合圖1 (a)、(b)、(c)，50歐姆阻抗輸入端P (P1、P3)、50歐姆阻抗輸出端口(P2、?4)、輸入電感(1^111、1^112)、輸出電感(1^01^1、1^01^2)、接地電容((:1、02)、第一級并聯諧振單元(1^1丄21丄31丄41)、第二級并聯諧振單元(1^2、1^2丄32丄42)、第三級并聯諧振單元(1^3、1^3丄33丄43)、第四級并聯諧振單元(1^4、1^4丄34丄44)、第五級并聯諧振單元(1^5、L25、L35、L45)、Z形級間耦合帶狀線(Z1、Z2)、耦合帶狀線(ZFl)和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。
[0029]一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，由于采用多層LTCC工藝實現，所以具有非常高的溫度穩定性、一致性，并且還具有一定強度的生帶。由于結構采用三維立體集成和多層折疊結構以及外表面金屬屏蔽實現接地和封裝。
[0030]本發明一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組中兩個微波濾波器的尺寸均為3.2mmX
3.2mm X 1.5mm。其性能可從圖2、圖3看出，第一微波濾波器的通帶范圍為4.3GHz?6.5GHz，輸入端口回波損耗達到lldB，輸出端口插入損耗達到1.8dB，第二微波濾波器的通帶范圍為9.5GHz?12GHz，輸入端口回波損耗達到12.8dB，輸出端口插入損耗達到1.09dB。兩種頻率段信號同時輸出。
【主權項】
1.一種SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，其特征在于:由第一微波濾波器(Fl)、第二微波濾波器(F2)與帶狀線組成，帶狀線與第一微波濾波器(Fl)的第一輸入端口(Pl)連接，另一帶狀線與第二微波濾波器(F2)的第二輸入端口(P3)連接，第一微波濾波器(Fl)的第一輸出端口(P2)與第二微波濾波器(F2)的第二輸出端口(P4)連接； 第一微波濾波器(Fl)包括50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)、第一輸入電感(Linl)、第一級并聯諧振單元(L11、L21)、第二級并聯諧振單元(L12、L22)、第三級并聯諧振單元(L13、L23)、第四級并聯諧振單元(L14、L24)、第五級并聯諧振單元(L15、L25)、第一輸出電感(Loutl)、第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)和接地端； 各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第一帶狀線(LU)、第三帶狀線(L12)、第五帶狀線(L13)、第七帶狀線(L14)、第九帶狀線(L15)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第一帶狀線(Lll)與第三帶狀線(L12)之間的距離與第七帶狀線(L14)與第九帶狀線(L15)之間的距離相等，第三帶狀線(L12)與第五帶狀線(L13)之間的距離與第五帶狀線(L13)與第七帶狀線(L14)之間的距離相等； 第二層由第二帶狀線(L21)、第四帶狀線(L22)、第六帶狀線(L23)、第八帶狀線(L24)、第十帶狀線(L25)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第二帶狀線(L21)與第四帶狀線(L22)之間的距離與第八帶狀線(L24)與第十帶狀線(L25)之間的距離相等，第四帶狀線(L22)與第六帶狀線(L23)之間的距離與第六帶狀線(L23)與第八帶狀線(L24)之間的距離相等； 其中，50歐姆阻抗的第一輸入端口(Pl)與第一輸入電感(Linl)的一端連接，第一輸入電感(Linl)的另一端與第二帶狀線(L21)連接，第一輸出電感(Loutl)的一端與第十帶狀線(L25)連接，第一輸出電感(Loutl)的另一端與50歐姆阻抗的第一輸出端口(P2)連接，第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)位于并聯諧振單元的下方； 每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)兩端均接地； 輸入信號經過帶狀線傳輸到第一輸入端口(P1)，經由第一輸入電感(Linl)傳輸到第二帶狀線(L21)，經過第一級并聯諧振單元(L11、L21)、第二級并聯諧振單元(L12、L22)、第三級并聯諧振單元(L13、L23)、第四級并聯諧振單元(L14、L24)、第五級并聯諧振單元(L15、L25)、第一 Z形級間耦合帶狀線(Zl)的電磁耦合，傳輸到第十帶狀線(L25)，經由第一輸出電感(Loutl)，在第一輸出端口(P2)輸出； 第二微波濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯諧振單元(L31、L41)、第二級并聯諧振單元(L32、L42)、第三級并聯諧振單元(L33、L43)、第四級并聯諧振單元(L34、L44)、第五級并聯諧振單元(L35、L45)、第二輸出電感(Lout2)、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)、第一接地電容(Cl)、第二接地電容(C2)、第一耦合帶狀線(ZFl )、50歐姆阻抗第二輸出端口(P4)和接地端； 各級并聯諧振單元依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，各級并聯諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，各級諧振單元上下層間距相等，第一層由第十一帶狀線(L31)、第十三帶狀線(L32)、第十五帶狀線(L33)、第十七帶狀線(L34)、第十九帶狀線(L35)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十一帶狀線(L31)與第十三帶狀線(L32)之間的距離與第十七帶狀線(L34)與第十九帶狀線(L35)之間的距離相等，第十三帶狀線(L32)與第十五帶狀線(L33)之間的距離與第十五帶狀線(L33)與第十七帶狀線(L34)之間的距離相等；第二層由第十二帶狀線(L41)、第十四帶狀線(L42)、第十六帶狀線(L43)、第十八帶狀線(L44)、第二十帶狀線(L45)依次從一邊到另一邊以一定的間距排列組成，第十二帶狀線(L41)與第十四帶狀線(L42)之間的距離與第十八帶狀線(L44)與第二十帶狀線(L45)之間的距離相等，第十四帶狀線(L42)與第十六帶狀線(L43)之間的距離與第十六帶狀線(L43)與第十八帶狀線(L44)之間的距離相等； 其中，50歐姆阻抗的第二輸入端口(P3)與第二輸入電感(Lin2)的一端連接，第二輸入電感(Lin2)的另一端與第十二帶狀線(L41)連接，第二十帶狀線(L45)與第二輸出電感(Lout2)的一端連接，50歐姆阻抗的第二輸出端口(P4)與第二輸出電感(Lout2)的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯諧振單元的下方，第一耦合帶狀線(ZFl)位于并聯諧振單元的下方，第一接地電容(Cl)位于第二輸入電感(Lin2)的上方，第二接地電容(C2)位于第二輸出電感(Lout2)的上方； 每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)兩端均接地，第一耦合帶狀線(ZFl)，一端接地，一端開路，第一接地電容(Cl)，一端接地，一端開路，第二接地電容(C2)，一端接地，一端開路； 輸入信號經過帶狀線傳輸到第二輸入端口(P3)，經由第二輸入電感(Lin2)傳輸到第十二帶狀線(L41)，經過第一級并聯諧振單元(L31、L41)、第二級并聯諧振單元(L32、L42)、第三級并聯諧振單元(L33、L43)、第四級并聯諧振單元(L34、L44)、第五級并聯諧振單元(L35、L45)、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)、第一耦合帶狀線(ZF1)、第一接地電容(Cl)、第二接地電容(C2)的電磁耦合，傳輸到第二十帶狀線(L45)，經由第二輸出電感(Lout2)，在第二輸出端口(P4)輸出。2.根據權利要求1所述的SHF波段雙頻雙通帶濾波器組，其具體結構如下:50歐姆阻抗輸入端口(P1、P3)、50歐姆阻抗輸出端口(P2、P4)、輸入電感(Linl、Lin2)、輸出電感(Loutl、1^0的2)、第一級并聯諧振單元(1^1、1^1、1^1、1^1)、第二級并聯諧振單元(1^2、1^2、1^2、L42)、第三級并聯諧振單元(L13、L23、L33、L43)、第四級并聯諧振單元(L14、L24、L34、L44)、第五級并聯諧振單元(L15、L25、L35、L45)、Z形級間耦合帶狀線(Z1、Z2)、耦合帶狀線(ZF1)、接地電容(C1、C2 )和接地端均采用LTCC工藝實現。
【文檔編號】H01P1/203GK105932377SQ201610383600
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】劉毅, 喬冬春, 戴永勝
【申請人】南京理工大學