[实用新型]一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器

说明书

本实用新型属于电子元件技术领域，公开了一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器，设置有敷铜金属、PCB多层板和通孔；所述敷铜金属嵌装在PCB多层板1的正面和反面，与PCB多层板1连接，呈现过孔通孔结构，所述贯穿PCB多层板是敷铜金属通孔。本实用新型均采用集中电路分布参数的微带线设计能够充分利用上下多层电路板中过孔结构的电气连接特点，改进了滤波器传输性能，优化多层板互连来减小电路尺寸，实现了射频电路的小型化，大批量生产成本低等优点。特别适用于相应微波频段的通信、数字雷达、军用与民用多模和多路通信系统终端、无线通信手持终端等，以及对重量、性能、可靠性有苛刻要求的相应系统中。

技术领域

本实用新型属于电子元件技术领域，尤其涉及一种微波领域中过孔结构的滤波多通带特性以及采用一种基于过孔结构为主体谐振器设计制作出带通滤波器。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

采用微带线直线连接设计制作微带线滤波器，遵循基本步骤有指标分析和结构规划，且通过在连接处输入输出强耦合方式提高滤波器性能的同时减小了电路尺寸。

带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

随着市场对电子产品小型化、高密度、高性能和多功能的需求，电路的集成度越来越高，传统的封装技术很难满足需要，能够将各种无源电子器件组成的电子系统整合到传统的封装基板内的系统级封装技术已经成为未来的重要发展趋势。

在传统的电路中很多都有谐振电路，以及利用谐振电路构成的带通滤波器，其中低温共烧陶瓷(LTCC)和微带线是两种最主要的滤波器制作技术，双模滤波器是利用微扰使一个谐振器的两个简并模发生相互耦合而产生频率分离，产生两个谐振峰，类似于一个双调谐电路，或者是两个级联的单模谐振器响应。但是由于所用的介质层厚度相对较大，造成滤波器的小型化程度有限。另外，现在的一些平面双模滤波器多采用容性耦合的方式构成输入输出馈电，但对于可以埋入有机基板内部的埋入式电容结构组成的滤波器，如果采用如此结构，会由于辐射和边缘效应造成滤波器的插入损耗过大，影响滤波器性能。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统的带通滤波器体积大，小型化程度有限；

(2)损耗过大，性能不稳定；

(3)可选通带频段窄；

(4)寄生参数大。

解决上述技术问题的难度和意义：

基于微波领域中过孔通孔结构的多通带特性，结合专业电路软件HFSS和ADS建立了多层高速PCB板过孔的全波分析理论模型和电路模型。在1～10GHz频段，研究过孔的多个重要结构参数，包括孔径及内外径的差值比、过孔长度、基板介电常数等，对信号传输性能的影响；实现选择合理尺寸的过孔大小以及信号换层、走线，减小结构器件的寄生参数以及等效串联电感。最后通过仿真和实物实测验证得到了优化信号完整性的设计参数：

本实用新型带通特性滤波器各部分结构参数尺寸设计范围大，由过孔通孔金属波导器件和枝节谐振器结构参数组成，其中L_o、W_o为开路枝节长度和宽度，L_s、W_s为短路枝节长度和宽度；电气连接部分包括分别采用W、d表示联接接地层宽度、接地柱直径，L_z、W_z为输入输出匹配短截线的长度和宽度，L、W为短接地面层敷铜面的长度和宽度，r_via为过孔通孔内半径，r_p为过孔通孔外半径，r_gd为过孔通孔与中间接地层的隔断半径。在通带滤波器结构参数仿真优化以及实物制作的各部分尺寸结构参数范围大小，如表1所示。

表1实物制作带通特性滤波器各部分结构参数尺寸设计范围(单位/mm)