[发明专利]基于多层PCB结构的小型化螺旋形可表面贴装带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于多层PCB结构的小型化螺旋形可表面贴装带通滤波器，包括四层介质基板，五层金属铜层，三层半固化片黏合层，四个四分之一波长短路螺旋形谐振器，螺旋形耦合窗口，贯通金属化过孔和共面波导式馈电端口。本发明利用多层PCB压合技术，将四分之一波长短路螺旋形谐振器设计在金属屏蔽腔体内，在水平方向上相互内嵌，在垂直方向上堆叠，具有小型化、紧凑、易于设计、可表面贴装、高选择性、高带外抑制、低损耗、高功率容量的特性，有利于小尺寸高性能要求的场景运用，如基站系统和手持设备等。

技术领域

本发明涉及带通滤波器技术领域，具体涉及一种基于多层PCB结构的小型化螺旋形可表面贴装带通滤波器。

背景技术

滤波器作为射频电路和无线通信系统中不可或缺的重要器件，滤波器的性能决定了整个微波系统的性能与质量。随着以5G为代表的通信技术的全面推进，迫切需要6GHz以下满足N78频段（3300MHz~3800MHz）的小型化且兼具高性能的带通滤波器。带通滤波器作为滤波器的一个重要分支，是微波系统中信号选择和干扰抑制的主要组成部分，广泛用于移动通信和集成电路等方面。

目前常用的带通滤波器，按照滤波器的结构大致分为集总元件带通滤波器、金属腔体带通滤波器、微带线带通滤波器、基片集成波导（SIW）带通滤波器、基于低温共烧陶瓷技术（LTCC）带通滤波器、声表面波（SAW）带通滤波器等。集总元件带通滤波器，将集总元件电容、电感分别进行主路串联、支路并联以形成传输极点和传输零点，最后级联在一起从而构建带通响应。金属腔体带通滤波器，金属构成的电壁将电磁信号束缚在封闭腔体内，电磁波在金属腔体中振荡。处于谐振频率的电磁波得以保留，其余频率的电磁波在振荡中衰减，从而构建带通响应。微带线带通滤波器，利用微带线的分布参数特性构造谐振器，通过微带线之间的位置摆放以直接耦合或者空间耦合的方式来控制耦合系数，从而构建带通响应。基片集成波导带通滤波器，利用贯通金属化过孔取代波导左右两侧窄边的电壁，将整个结构集成于印刷电路板上，同一或不同腔体之间的TE_n0模式相互耦合从而构建带通响应。基于低温共烧陶瓷技术（LTCC）带通滤波器，利用LTCC技术具有多层电路布局和高密度封装的特点，将分布参数电路在LTCC基板内部进行多层布局、高密度集成，从而构建带通响应。声表面波带通滤波器，利用压电基片的正、逆压电效应将电信号与声信号进行相互转换，设计合适的传递函数从而构建带通响应。

就目前常用的集总元件带通滤波器而言，由于集总元件电容、电感在频率较高时会产生分布参数的限制，电容容值、电感感值无法维持标称数值且不易控制，存在集总参数滤波器在高频时不易被设计等缺点。

就目前常用的金属腔体带通滤波器而言，由于金属腔体结构和生产上限制，存在体积大、质量重等缺点，同时该滤波器结构单一，存在设计不灵活等缺点。

就目前常用的微带线带通滤波器而言，由于微带线结构上的限制，开放式的空间结构让微带边缘的电场无法完全束缚在介质基板当中，有部分能量辐射到周围开放空间当中，存在损耗相对较大等缺点；同时受限于缺少相应的屏蔽结构，微带线带通滤波器辐射的能量容易对同一系统中的其他电路元件造成干扰，也容易受到其他电磁能量的干扰，存在电磁兼容能力相对较弱的缺点。

就目前常用的基片集成波导带通滤波器而言，由于基片集成波导传输模式的限制，存在低于波导截止频率以下的电磁信号无法在基片集成波导中传输的缺点；同时受限于基片集成波导谐振原理上的限制，存在体积相对较大等缺点。

就目前常用的基于低温共烧陶瓷技术带通滤波器而言，受限于加工工艺，LTCC需采用具有高相对介电常数的陶瓷材料，同时采用高密度集成，存在成本昂贵等缺点。

就目前常用的声表面波带通滤波器而言，声表面波滤波器一般插入损耗相对较大，不能够很好的集成到电路中；且一般只适用于2GHz以下的通信系统，存在难以在大功率情况下应用于高频等缺点。