[發(fā)明專利]一種抑制高次諧波的5G高性能LTCC帶通濾波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910258008.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN109889176A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉強(qiáng);華嘉源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)上虞高等研究院有限公司
• 主分類號(hào): H03H7/01
• 分類號(hào): H03H7/01;H01P1/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞;邱啟旺

本發(fā)明公開一種LTCC帶通濾波器，包括基體、輸入端電極、輸出端電極、接地端電極以及內(nèi)部電路；所述內(nèi)部電路包括三個(gè)并聯(lián)諧振，三個(gè)耦合電感，兩個(gè)連接電容以及一個(gè)源?負(fù)載耦合電容，還包括三塊接地極板，其中一塊接地極板采用缺陷地結(jié)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)這些電感、電容元件的導(dǎo)體印刷在LTCC生瓷表面，并通過打孔、填孔、網(wǎng)印、層壓和燒結(jié)工藝制成濾波器；內(nèi)部電路采用LTCC垂直互連結(jié)構(gòu)，電感采用雙層層疊結(jié)構(gòu)，電容采用MIM式電容，電感與電容間通過垂直通孔連接。該帶通濾波器體積小，生產(chǎn)成本低，可批量生產(chǎn)，通帶達(dá)1GHz且?guī)?nèi)插損小，引入三個(gè)傳輸零點(diǎn)，帶外抑制高且低阻帶邊帶陡峭，采用鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，性能可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制高次諧波的5G高性能LTCC帶通濾波器。

背景技術(shù)

微波帶通濾波器是微波射頻系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件，隨著近年來(lái)微波電路設(shè)計(jì)仿真技術(shù)和工藝的發(fā)展，對(duì)射頻系統(tǒng)的小型化需求也越來(lái)越高，而濾波器的小型化更是首當(dāng)其沖，如何在保證一定的性能指標(biāo)下盡可能地減小濾波器的體積成為了小型化射頻系統(tǒng)需要解決的一個(gè)重要問題。同時(shí)，無(wú)線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，頻率資源日益緊張，為了抑制外部信號(hào)以及混頻器、振蕩器等器件產(chǎn)生的高次諧波，提高整機(jī)的電性能，要求濾波器具有良好的帶外抑制能力。

低溫共燒陶瓷是一種電子封裝技術(shù)，采用多層陶瓷工藝，能將無(wú)源器件置于陶瓷介質(zhì)內(nèi)部。LTCC(低溫共燒陶瓷)技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的多層陶瓷工藝技術(shù)，利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)陶瓷基板工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的三維結(jié)構(gòu)。使用LTCC技術(shù)設(shè)計(jì)微波無(wú)源器件具有非常大的靈活性。如何充分利用LTCC工藝的優(yōu)勢(shì)，通過合理布局，確定濾波器的結(jié)構(gòu)，并且使得設(shè)計(jì)具有一定的穩(wěn)定性，在必要的加工誤差范圍內(nèi)仍能保持產(chǎn)品的成功率是LTCC濾波器設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題。

然而，傳統(tǒng)濾波器的頻率響應(yīng)在離開主通帶一定距離(通常是主通帶中心頻率的整數(shù)倍)時(shí)會(huì)產(chǎn)生寄生通帶，不適合于要求抑制諧波的應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種抑制高次諧波的5G高性能LTCC帶通濾波器，該濾波器采用LTCC技術(shù)，極大的縮小了器件的體積，僅為1.6mm*0.8mm*0.6mm；內(nèi)部電路采用左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通過合理布局以及利用元件之間的耦合作用，減小了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度；同時(shí)，在源與負(fù)載間增加一個(gè)耦合電容，在低端阻帶產(chǎn)生多個(gè)傳輸零點(diǎn)，在三個(gè)諧振單元中分別增加三組LC串聯(lián)諧振，在高端阻帶形成傳輸零點(diǎn)，在抑制阻帶高次諧波的同時(shí)，增大了阻帶衰減，得到較寬的阻帶范圍。具體技術(shù)方案如下：

一種抑制高次諧波的5G高性能LTCC帶通濾波器，包括基體、輸入端電極、輸出端電極、接地端電極以及內(nèi)部電路；所述的基體內(nèi)部包括多層LTCC陶瓷基板，其中，所述輸入端電極和輸出端電極分別設(shè)于所述濾波器長(zhǎng)度方向上的相對(duì)兩端，所述接地端電極設(shè)于濾波器長(zhǎng)度方向上的中部外側(cè)；

所述的內(nèi)部電路包括并聯(lián)連接的構(gòu)成第一諧振的第一電感L1和第一電容C1、并聯(lián)連接的構(gòu)成第二諧振的第二電感L2和第二電容C2、并聯(lián)連接的構(gòu)成第三諧振的第三電感L3和第三電容C3，諧振間通過電容連接，還包括源-負(fù)載耦合電容C，三塊接地極板，其中一塊采用缺陷地結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)這些電感、電容元件的導(dǎo)體印刷在LTCC生瓷表面，并通過打孔、填孔、網(wǎng)印、層壓和燒結(jié)工藝制成濾波器；濾波器整體采用LTCC特有的垂直互連結(jié)構(gòu)；

第一、第二、第三電感L1、L2、L3采用多層陶瓷介質(zhì)上的層疊電感實(shí)現(xiàn)，不同陶瓷介質(zhì)層上的金屬導(dǎo)體通過通孔連接，通過調(diào)節(jié)層疊電感線每層的線長(zhǎng)，線寬來(lái)調(diào)節(jié)電感值；

第一、第二、第三、第四、第五以及源-負(fù)載耦合電容C1、C2、C3、C4、C5、C通過多層陶瓷介質(zhì)層的平面電容極板實(shí)現(xiàn)，不同陶瓷介質(zhì)層之間的電容極板通過極板間的相互耦合以及通孔實(shí)現(xiàn)互連，通過調(diào)整極板的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)電容值；

所述帶通濾波器內(nèi)部電路部分共有11層，第1層、第11層以及第3層為整片接地層，其中第3層接地層為缺陷地結(jié)構(gòu)，三層接地層均與基體兩側(cè)的接地端電極相連；