[发明专利]一种LTCC宽阻带带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种LTCC宽阻带带通滤波器，属微波滤波器件技术领域。

背景技术

为了能在器件小型化的同时降低其损耗，获得更高的品质因素，就需要新的材料和技术。在众多的微波介质材料中，低温共烧陶瓷(LTCC)因为具备高耐湿性、高耐温性、高热传导率、低介质损耗以及高电导率材料的使用和制造工艺简单、成本低廉等优点、使其在高频中的应用越来越广泛。

改善滤波器的阻带特性，常用的方法是增加滤波器的级数。增加滤波器级数虽然可以改善滤波器的边带特性，使滤波器的阻带变得更加陡峭。但在特性改善的同时，一方面滤波器的体积增大，另一方面滤波器的损耗也增加。为了使滤波器的特性提高的同时又不增加滤波器的体积和损耗，采用具有相同基波频率但不同谐波的谐振器相互耦合，在基波频率点产生需要的通带带宽，谐波处的寄生通带同时得到抑制。该方法在不增加滤波器级数的前提下，能有效提高滤波器的特性。

发明内容

本发明的目的是，为了改善滤波器的阻带特性而又不增加滤波器的体积和损耗，采用较为简单的方法来实现高性能的微波滤波器。

本发明的技术方案是，本发明提出一种新型基于LTCC技术的带通滤波器结构，通过嵌入到不同层的介质板中交错排列的谐振器，在谐振器间引入交叉耦合，产生传输零点，并通过不同频率的第二谐振峰耦合，提高了滤波器的阻带特性。

本发明宽阻带带通滤波器由三个位于不同层上的不同形状的1/4波长短路阶梯阻抗谐振器组成，三个谐振器交错分布在LTCC基片之中，三个谐振器均在相邻层上加载短路的阶梯阻抗谐振器和电容贴片；三个谐振器的基频相同，而它们的二次谐波及高次谐波频率各不相同。

本发明宽阻带带通滤波器三个谐振器的基频耦合产生滤波器的通带；第一和第三谐振器之间的交叉耦合产生传输零点；三个谐振器的二次谐波频率及高次谐波频率均不相同，从而实现很宽的阻带特性。这是因为谐振器高次谐波不同而造成的对寄生通带的抑制，交叉耦合产生传输零点对寄生通带的影响，加上LTCC中复杂的结构对通带的抑制，如谐振器的附加贴片在全波仿真中会产生传输零点，抑制寄生通带的产生，另外，短路线比开路线形式能产生更高频率的高次谐波。

本发明中三个谐振器交错分布在LTCC基片之中；谐振器排列充分利用了LTCC的结构特点，三个谐振器分别位于不同的电路层上，实现交错分布，减小了电路的体积；此外本发明中所用的四分之一波长谐振器形状不同，具有相同的基频而高次谐波频率各不相同，有效地抑制了滤波器的寄生通带，改善了滤波器的阻带特性。

本发明与现有技术比较的有益效果是：本发明充分利用了LTCC结构的特点，谐振器采用1/4波长加载电容片的方法减少了谐振器的体积，谐振器之间交错排列使滤波器结构更加紧凑，第一、三谐振器的交叉耦合产生的传输零点提高了滤波器的传输特性；三个谐振器的第二谐振峰不同，使得滤波器在第二谐振点未达到需要的耦合量，因此高次谐波受到抑制，滤波器的阻带特性得到改善。

本发明适用于微波滤波电路。

附图说明

图1是三级LTCC滤波器的结构图；

图2是LTCC阶梯谐振器的结构图；

图中：1和2分别是LTCC电路顶部金属屏蔽层和底部金属屏蔽层；3和4分别是特性阻抗为50欧姆的输入端口和输出端口；5，5′和7，7′构成另外两组谐振器单元；6和6′分别是阶梯阻抗传输线和短路电容片，他们共同构成一个完整的谐振器单元。

具体实施方式

本发明实施例LTCC宽阻带带通滤波器如图1所示，由三个谐振器交错嵌入到LTCC基板之中，构成一个三级带通滤波器，三个谐振器分别为Ⅰ(5，5’)、Ⅱ(6，6’)、Ⅲ(7，7’)，三个谐振器基频都在2.45GHz处，由于谐振器的结构不同，分别将一次谐波设置在8.3GHz，10.2GHz，11.9GHz处，从而寄生通带得到抑制。第一寄生频率处的传输损耗在-18dB以下。如图2所示为LTCC阶梯谐振器Ⅱ(6，6’)的结构示意图。

信号由输入端口3输入，由抽头形式耦合到谐振器Ⅰ(5，5’)，后由谐振器Ⅰ耦合到谐振器Ⅱ(6，6’)，然后再由谐振器Ⅱ耦合到谐振器Ⅲ(7，7’)，最后通过抽头4输出。由于三个谐振器具有相同的基波频率，因此信号可以从基波产生的通带中输出，同时谐振器Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ的谐波由于在不同频率点，带通滤波器通带的寄生通带得到抑制。与此同时，谐振器Ⅰ和Ⅲ由于相对位置比较接近，两者形成了交叉耦合3.64GHz处产生了传输零点，进一步的提高了滤波器的传输特性。在实例中设计了中心频率在2.45GHz带宽5.6％的带通滤波器，通带后超过-18dB的阻带宽度为2.8GHz-18GHz，阻带宽度达到通带中心频率的7倍以上。这种LTCC滤波器的设计由于充分利用了LTCC的电路结构特点，谐振器和电容片直接接到两侧边的接地形式减少了谐振器的体积，三个谐振器之间的交错排列进一步减少了滤波器的体积。