基于ltcc的極高頻波段高抑制帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，包括陶瓷基板，陶瓷基板上下表面金屬壁，由七十四個金屬化通孔和陶瓷基板形成的六個諧振腔，每兩個諧振腔之間的一個耦合縫隙，以及上層金屬壁共面波導輸入端口和輸出端口。寬頻帶微波信號從輸入端口進入第一諧振腔，通帶內(nèi)的微波信號通過第一耦合縫隙耦合到第二諧振腔，經(jīng)過第二耦合縫隙耦合到第三諧振腔，經(jīng)過第三耦合縫隙耦合到第四諧振腔，經(jīng)過第四耦合縫隙耦合到第五諧振腔，最后經(jīng)過第五耦合縫隙耦合到第六諧振腔到輸出端口。本發(fā)明具有頻段頻率覆蓋廣、插入損耗小、頻率選擇性好、諧波抑制特性好、電路結(jié)構(gòu)簡單、可控性好等突出優(yōu)點，對于未來高速率數(shù)據(jù)無線通信具有有重大應(yīng)用前景。
【專利說明】基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于微波毫米波電路的帶通濾波器，特別 是一種基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著毫米波技術(shù)在無線通訊系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中應(yīng)用的不斷增多，對毫米波帶通濾 波器的需求也日益增加。毫米波頻段高，甚至百分之一的帶寬就可以獲得1GHz的寬度。較 早的微帶帶通濾波器由于平面制圖和制版上的方便被廣泛的應(yīng)用，但是這種濾波器的技術(shù) 指標較差，隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，對濾波器的要求也越來越高。采用金屬波導的毫米波 濾波器雖然能夠達到較好的技術(shù)指標，但是造價昂貴，不能被廣泛地應(yīng)用；采用基片集成波 導（Substrate Integrated Waveguide,簡稱SIW)的毫米波濾波器受到了很高的重視，它 可以實現(xiàn)高性能且具有體積小的濾波器。它是一種新型波導，它具有傳統(tǒng)的金屬波導品質(zhì) 因數(shù)、易于設(shè)計的特點，同時也具有體積小、造價低、易加工等傳統(tǒng)。
[0003] 傳統(tǒng)的微波混合集成電路由各種有源和無源分離器件焊接或粘貼在基片外部構(gòu) 成，它和單片集成電路的聯(lián)合使用，使各種大容量的微波功能模塊得以實現(xiàn)。但是，整合性 越高，制造成本也隨之急劇增加，再加上材料和工藝技術(shù)的某些限制，要做到將所有無源元 件集成到1C中，仍有很大困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種通帶損耗低、頻率選擇性好、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成 本低、使用方便的基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器， 包括陶瓷基板，陶瓷基板上下表面金屬壁，七十四個金屬化通孔，由七十四個金屬化通孔和 陶瓷基板形成的六個諧振腔，第一諧振腔和第二諧振腔之間的第一耦合縫隙，第二諧振腔 和第三諧振腔之間的第二耦合縫隙，第三諧振腔和第四諧振腔之間的第三耦合縫隙，第四 諧振腔和第五諧振腔之間的第四耦合縫隙，第五諧振腔和第六諧振腔之間的第五耦合縫 隙，以及上層金屬壁共面波導輸入端口和輸出端口；
[0006] 所述第一諧振腔由十六個金屬化通孔即第一?八金屬化通孔、第六十七?七十四 金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁形成；第二諧振腔由十八個金屬化通孔即第六?十四金 屬化通孔、第六十一?六十九金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁形成；第三諧振腔由十八 個金屬化通孔即第十二?二十金屬化通孔、第五十五?六十三金屬化通孔與陶瓷基板表面 金屬壁形成；第四諧振腔由十八個金屬化通孔即第十八?二十六金屬化通孔、第四十九? 五十七金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁形成；第五諧振腔由十八個金屬化通孔即第 二十四?三十二金屬化通孔、第四十三?五十一金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁形成； 第六諧振腔由十六個金屬化通孔即第三十?四十五金屬化通孔與陶瓷基板表面金屬壁形 成；第一諧振腔和第二諧振腔通過第一耦合縫隙耦合，第二諧振腔和第三諧振腔通過第二 耦合縫隙耦合，第三諧振腔和第四諧振腔通過第三耦合縫隙耦合，第四諧振腔和第五諧振 腔通過第四耦合縫隙耦合，第五諧振腔和第六諧振腔通過第五耦合縫隙耦合。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：（1)帶內(nèi)插入損耗小，頻率選擇性好，帶 外抑制高；(2)電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，致使內(nèi)部通孔將波導腔分為6個諧振腔體，相鄰諧振腔 的耦合通過通孔的間距來改變；（3)工藝上易于實現(xiàn)，相對與普通波導濾波器，由于結(jié)構(gòu)簡 單用LTCC技術(shù)使得本發(fā)明加工難度降低；(4)由于采用的是基片集成波導的結(jié)構(gòu)使得本發(fā) 明便于集成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器的金屬化通孔示意圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器的幅頻特性仿真曲線。

【具體實施方式】
[0011] 低溫共燒陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)是一種電子封裝技術(shù)， 采用多層陶瓷技術(shù)，能夠?qū)o源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)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。LTCC技術(shù)在成本、集成封裝、布線線寬和線間 距、低阻抗金屬化、設(shè)計多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現(xiàn)出眾多優(yōu)點，已成為無源 集成的主流技術(shù)。今年來在微波領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注，具有高Q值，便于內(nèi)嵌無 源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優(yōu)點，利用LTCC技術(shù)，可以很好的加工出尺寸 小，精度高，緊密型好，損耗小的微波器件。
[0012] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0013] 結(jié)合圖1?2,本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，包括陶瓷基板 S，陶瓷基板S上下表面金屬壁G，七十四個金屬化通孔VI?V74,由七十四個金屬化通孔 VI?V74和陶瓷基板S形成的六個諧振腔R1、R2、R3、R4、R5、R6,第一諧振腔R1和第二諧振 腔R2之間的第一耦合縫隙C12,第二諧振腔R2和第三諧振腔R3之間的第二耦合縫隙C23， 第三諧振腔R3和第四諧振腔R4之間的第三耦合縫隙C34,第四諧振腔R4和第五諧振腔R5 之間的第四耦合縫隙C45,第五諧振腔R5和第六諧振腔R6之間的第五耦合縫隙C56,以及 上層金屬壁共面波導輸入端口 P1和輸出端口 P2 ;所述第一諧振腔R1由十六個金屬化通孔 即第一?八金屬化通孔VI、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、第六十七?七十四金屬化通孔V67、 V68、V69、V70、V71、V72、V73、V74與陶瓷基板S表面金屬壁G形成；第二諧振腔R2由十八 個金屬化通孔即第六?十四金屬化通孔V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、第六^^一? 六十九金屬化通孔V61、V62、V63、V64、V65、V66、V67、V68、V69與陶瓷基板S表面金屬壁G 形成；第三諧振腔R3由十八個金屬化通孔即第十二?二十金屬化通孔V12、V13、V14、V15、 V16、V17、V18、V19、V20、第五十五?六十三金屬化通孔 V55、V56、V57、V58、V59、V60、V61、 V62、V63與陶瓷基板S表面金屬壁G形成；第四諧振腔R4由十八個金屬化通孔即第十八? 二十六金屬化通孔￥18、￥19、￥20、￥21、￥22、￥23、￥24、￥25、￥26、第四十九?五十七金屬化通 孔V49、V50、V51、V52、V53、V54、V55、V56、V57與陶瓷基板S表面金屬壁G形成；第五諧振 腔R5由十八個金屬化通孔即第二十四?三十二金屬化通孔V24、V25、V26、V27、V28、V29、 V30、V31、V32、第四十三?五^-一金屬化通孔 V43、V44、V45、V46、V47、V48、V49、V50、V51 與 陶瓷基板S表面金屬壁G形成；第六諧振腔R6由十六個金屬化通孔即第三十?四十五金屬 化通孔 V30、V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、V38、V39、V40、V41、V42、V43、V44、V45 與陶 瓷基板S表面金屬壁G形成；第一諧振腔R1和第二諧振腔R2通過第一耦合縫隙C12耦合， 第二諧振腔R2和第三諧振腔R3通過第二耦合縫隙C23耦合，第三諧振腔R3和第四諧振腔 R4通過第三耦合縫隙C34耦合，第四諧振腔R4和第五諧振腔R5通過第四耦合縫隙C45耦 合，第五諧振腔R5和第六諧振腔R6通過第五稱合縫隙C56 f禹合。
[0014] 所述第一耦合縫隙C12是第六?八金屬化通孔V6、V7、V8與第六十七?六十九金 屬化通孔V67、V68、V69之間的縫隙，第二耦合縫隙C23是第十二?十四金屬化通孔V12、 V13、V14與第六i^一?六十三金屬化通孔V61、V62、V63之間的縫隙，第三耦合縫隙C34是 第十八?二十金屬化通孔V18、V19、V20與第五十五?五十七金屬化通孔V55、V56、V57之 間的縫隙，第四耦合縫隙C45是第二十四?二十五金屬化通孔V24、V25、V26與第四十九? 五i 金屬化通孔V49、V50、V51之間的縫隙，第五稱合縫隙C56是第三十?三十二金屬化 通孔V30、V31、V32與第四十三?四十五金屬化通孔V43、V44、V45之間的縫隙。
[0015] 所述第六?八金屬化通孔V6、V7、V8與第六十七?六十九金屬化通孔V67、V68、 V69不僅為第一諧振腔R1和第二諧振腔R2提供邊界，并且能夠通過調(diào)整第六?八金屬化通 孔V6、V7、V8與第六十七?六十九金屬化通孔V67、V68、V69在第一諧振腔R1的位置從而 調(diào)整第二諧振腔R2的諧振頻率，同時第六金屬化通孔V6與第六十七金屬化通孔V67為第 一耦合縫隙C12提供邊界；第十二?十四金屬化通孔V12、V13、V14與第六十一?六十三金 屬化通孔V61、V62、V63不僅為第二諧振腔R2和第三諧振腔R3提供邊界，而且能夠通過調(diào) 整第十二?十四金屬化通孔V12、V13、V14與第六i^一?六十三金屬化通孔V61、V62、V63 在第二諧振腔R2的位置從而調(diào)整第三諧振腔R3的諧振頻率，同時第十二金屬化通孔V12 與第六十一金屬化通孔V61為第二耦合縫隙C23提供邊界；第十八?二十金屬化通孔V18、 V19、V20與第五十五?五十七金屬化通孔V55、V56、V57不僅為第三諧振腔R3和第四諧振 腔R4提供邊界，而且能夠通過調(diào)整第十八?二十金屬化通孔V18、V19、V20與第五十五? 五十七金屬化通孔V55、V56、V57在第三諧振腔R3的位置從而調(diào)整第四諧振腔R4的諧振 頻率，同時第十八金屬化通孔V18與第五十五金屬化通孔V55為第三耦合縫隙C34提供邊 界；第二十四?二十五金屬化通孔V24、V25、V26與第四十九?五^ 金屬化通孔V49、V50、 V51不僅為第四諧振腔R4和第五諧振腔R5提供邊界，而且能夠通過調(diào)整第二十四?二十五 金屬化通孔V24、V25、V26與第四十九?五i^一金屬化通孔V49、V50、V51在第四諧振腔R4 的位置從而調(diào)整第五諧振腔R5的諧振頻率，同時第二十四金屬化通孔V24與第四十九金屬 化通孔V49為第四耦合縫隙C45提供邊界；第三十?三十二金屬化通孔V30、V31、V32與第 四十三?四十五金屬化通孔V43、V44、V45不僅為第五諧振腔R5和第六諧振腔R6提供邊 界，而且能夠通過調(diào)整第三十?三十二金屬化通孔V30、V31、V32與第四十三?四十五金屬 化通孔V43、V44、V45在第五諧振腔R5的位置從而調(diào)整第六諧振腔R6的諧振頻率，同時第 三十金屬化通孔V30與第四十三金屬化通孔V43為第五耦合縫隙C56提供邊界。
[0016] 本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器的工作原理如下：寬頻帶微波 信號從輸入端口 P1進入第一諧振腔R1，通帶內(nèi)的微波信號通過第一耦合縫隙C12耦合到第 二諧振腔R2,經(jīng)過第二耦合縫隙C23耦合到第三諧振腔R3,經(jīng)過第三耦合縫隙C34耦合到 第四諧振腔R4,經(jīng)過第四耦合縫隙C45耦合到第五諧振腔R5,最后經(jīng)過第五耦合縫隙C56 耦合到第六諧振腔R6到輸出端口 P2,通帶外的微波依次在六個諧振腔R1、R2、R3、R4、R5和 R6的諧振頻率外衰減。通過改變七十四個金屬化通孔VI?V74的位置，可以微調(diào)諧振腔的 諧振頻率，通過調(diào)整第一耦合縫隙C12、第二耦合縫隙C23、第三耦合縫隙C34、第四耦合縫 隙C45、第五耦合縫隙C56的寬度改變通帶的寬度。
[0017] 實施例1
[0018] 本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器的陶瓷基板相對介電常數(shù)為 4. 3、損耗角正切為0. 002、尺寸長X寬X高為3. 4mmX 1. 36mmX0. 134mm，金屬化通孔的半 徑為0· 05mm，陶瓷基板的表面的金屬壁厚度為0· 01mm。由圖3可以看出，通帶內(nèi)最小插入 損耗為1. 5dB，回波損耗小于11. 34dB，帶寬為128GHz?138GHz，下邊帶118GHz抑制好于 47. 08dB，上邊帶 148GHz 抑制好于 28. 88dB。
[0019] 綜上所述，本發(fā)明基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，具有頻段頻率覆蓋 廣、插入損耗小、頻率選擇性好、諧波抑制特性好、電路結(jié)構(gòu)簡單、可控性好等突出優(yōu)點，對 于未來高速率數(shù)據(jù)無線通信具有有重大應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，包括陶瓷基板（S)，陶 瓷基板（S)上下表面金屬壁（G)，七十四個金屬化通孔（VI?V74)，由七十四個金屬化通孔 (VI?V74)和陶瓷基板⑶形成的六個諧振腔（Rl、R2、R3、R4、R5、R6)，第一諧振腔（R1) 和第二諧振腔（R2)之間的第一耦合縫隙（C12)，第二諧振腔（R2)和第三諧振腔（R3)之間 的第二耦合縫隙（C23)，第三諧振腔（R3)和第四諧振腔（R4)之間的第三耦合縫隙（C34)， 第四諧振腔（R4)和第五諧振腔（R5)之間的第四耦合縫隙（C45)，第五諧振腔（R5)和第六 諧振腔（R6)之間的第五耦合縫隙（C56)，以及上層金屬壁共面波導輸入端口（P1)和輸出端 口 （P2); 所述第一諧振腔（R1)由十六個金屬化通孔即第一?八金屬化通孔（V1、V2、V3、V4、V5、 V6、V7、V8)、第六十七?七十四金屬化通孔（V67、V68、V69、V70、V71、V72、V73、V74)與陶瓷 基板（S)表面金屬壁（G)形成；第二諧振腔（R2)由十八個金屬化通孔即第六?十四金屬化 通孔（V6、V7、V8、V9、V10、VII、V12、V13、V14)、第六^-一?六十九金屬化通孔（V61、V62、 V63、V64、V65、V66、V67、V68、V69)與陶瓷基板（S)表面金屬壁（G)形成；第三諧振腔（R3) 由十八個金屬化通孔即第十二?二十金屬化通孔（V12、V13、V14、V15、V16、V17、V18、V19、 V20)、第五十五?六十三金屬化通孔（V55、V56、V57、V58、V59、V60、V61、V62、V63)與陶瓷基 板⑶表面金屬壁（G)形成；第四諧振腔（R4)由十八個金屬化通孔即第十八?二十六金屬 化通孔（V18、V19、V20、V21、V22、V23、V24、V25、V26)、第四十九?五十七金屬化通孔（V49、 V50、V51、V52、V53、V54、V55、V56、V57)與陶瓷基板（S)表面金屬壁（G)形成；第五諧振腔 (R5)由十八個金屬化通孔即第二十四?三十二金屬化通孔（V24、V25、V26、V27、V28、V29、 V30、V31、V32)、第四十三?五^-一金屬化通孔（V43、V44、V45、V46、V47、V48、V49、V50、V51) 與陶瓷基板（S)表面金屬壁（G)形成；第六諧振腔（R6)由十六個金屬化通孔即第三十? 四十五金屬化通孔（V30、V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、V38、V39、V40、V41、V42、V43、 V44、V45)與陶瓷基板（S)表面金屬壁（G)形成；第一諧振腔（R1)和第二諧振腔（R2)通過 第一耦合縫隙（C12)耦合，第二諧振腔（R2)和第三諧振腔（R3)通過第二耦合縫隙（C23) 耦合，第三諧振腔（R3)和第四諧振腔（R4)通過第三耦合縫隙（C34)耦合，第四諧振腔（R4) 和第五諧振腔（R5)通過第四耦合縫隙（C45)耦合，第五諧振腔（R5)和第六諧振腔（R6)通 過第五f禹合縫隙（C56) f禹合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，所 述第一耦合縫隙（C12)是第六?八金屬化通孔（V6、V7、V8)與第六十七?六十九金屬化通 孔（V67、V68、V69)之間的縫隙，第二耦合縫隙（C23)是第十二?十四金屬化通孔（V12、V13、 V14)與第六i^一?六十三金屬化通孔（V61、V62、V63)之間的縫隙，第三耦合縫隙（C34)是 第十八?二十金屬化通孔（V18、V19、V20)與第五十五?五十七金屬化通孔（V55、V56、V57) 之間的縫隙，第四耦合縫隙（C45)是第二十四?二十五金屬化通孔（V24、V25、V26)與第 四十九?五十一金屬化通孔（V49、V50、V51)之間的縫隙，第五耦合縫隙（C56)是第三十? 三十二金屬化通孔（V30、V31、V32)與第四十三?四十五金屬化通孔（V43、V44、V45)之間 的縫隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的極高頻波段高抑制帶通濾波器，其特征在于，所 述第六?八金屬化通孔（V6、V7、V8)與第六十七?六十九金屬化通孔（V67、V68、V69)不 僅為第一諧振腔（R1)和第二諧振腔（R2)提供邊界，并且能夠通過調(diào)整第六?八金屬化通 孔（V6、V7、V8)與第六十七?六十九金屬化通孔（V67、V68、V69)在第一諧振腔（R1)的位 置從而調(diào)整第二諧振腔（R2)的諧振頻率，同時第六金屬化通孔（V6)與第六十七金屬化通 孔（V67)為第一耦合縫隙（C12)提供邊界；第十二?十四金屬化通孔（V12、V13、V14)與第 六十一?六十三金屬化通孔（V61、V62、V63)不僅為第二諧振腔（R2)和第三諧振腔（R3)提 供邊界，而且能夠通過調(diào)整第十二?十四金屬化通孔（V12、V13、V14)與第六十一?六十三 金屬化通孔（V61、V62、V63)在第二諧振腔（R2)的位置從而調(diào)整第三諧振腔（R3)的諧振頻 率，同時第十二金屬化通孔（V12)與第六十一金屬化通孔（V61)為第二耦合縫隙（C23)提 供邊界；第十八?二十金屬化通孔（V18、V19、V20)與第五十五?五十七金屬化通孔（V55、 V56、V57)不僅為第三諧振腔（R3)和第四諧振腔（R4)提供邊界，而且能夠通過調(diào)整第 十八?二十金屬化通孔（V18、V19、V20)與第五十五?五十七金屬化通孔（V55、V56、V57) 在第三諧振腔（R3)的位置從而調(diào)整第四諧振腔（R4)的諧振頻率，同時第十八金屬化通孔 (V18)與第五十五金屬化通孔（V55)為第三耦合縫隙（C34)提供邊界；第二十四?二十五 金屬化通孔（V24、V25、V26)與第四十九?五i^一金屬化通孔（V49、V50、V51)不僅為第四 諧振腔（R4)和第五諧振腔（R5)提供邊界，而且能夠通過調(diào)整第二十四?二十五金屬化通 孔（V24、V25、V26)與第四十九?五i^一金屬化通孔（V49、V50、V51)在第四諧振腔（R4)的 位置從而調(diào)整第五諧振腔（R5)的諧振頻率，同時第二十四金屬化通孔（V24)與第四十九金 屬化通孔（V49)為第四耦合縫隙（C45)提供邊界；第三十?三十二金屬化通孔（V30、V31、 V32)與第四十三?四十五金屬化通孔（V43、V44、V45)不僅為第五諧振腔（R5)和第六諧 振腔（R6)提供邊界，而且能夠通過調(diào)整第三十?三十二金屬化通孔（V30、V31、V32)與第 四十三?四十五金屬化通孔（V43、V44、V45)在第五諧振腔（R5)的位置從而調(diào)整第六諧振 腔（R6)的諧振頻率，同時第三十金屬化通孔（V30)與第四十三金屬化通孔（V43)為第五耦 合縫隙（C56)提供邊界。
【文檔編號】H01P1/203GK104124497SQ201410377588
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】陳龍, 周圍, 許心影, 顧家, 戴永勝 申請人:南京理工大學