本發(fā)明涉及一種濾波器，特別是一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信及國(guó)防電子系統(tǒng)的微型化的迅速發(fā)展，高性能、低成本和小型化已經(jīng)成為目前微波/射頻領(lǐng)域的發(fā)展方向，對(duì)微波濾波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些國(guó)防尖端設(shè)備中，現(xiàn)在的使用頻段已經(jīng)相當(dāng)擁擠，所以衛(wèi)星通信等尖端設(shè)備向著毫米波波段發(fā)展，所以微波毫米波波段濾波器已經(jīng)成為該波段接收和發(fā)射支路中的關(guān)鍵電子部件，描述這種部件性能的主要指標(biāo)有：通帶工作頻率范圍、阻帶頻率范圍、通帶插入損耗、阻帶衰減、通帶輸入/輸出電壓駐波比、插入相移和時(shí)延頻率特性、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。耦合器一直是各種微波集成電路中的重要組成部件，由于直通口與耦合口的輸出不同，因此將耦合器與濾波器相連，可以擴(kuò)大濾波器的使用范圍。低溫共燒陶瓷是一種電子封裝技術(shù)，采用多層陶瓷技術(shù)，能夠?qū)o(wú)源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)部，同時(shí)也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無(wú)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(jì)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(diǎn)，已成為無(wú)源集成的主流技術(shù)。其具有高Q值，便于內(nèi)嵌無(wú)源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優(yōu)點(diǎn)，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。由于LTCC技術(shù)具有三維立體集成優(yōu)勢(shì)，在微波頻段被廣泛用來(lái)制造各種微波無(wú)源元件，實(shí)現(xiàn)無(wú)源元件的高度集成?；贚TCC工藝的疊層技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有尺寸小、重量輕、性能優(yōu)、可靠性高、批量生產(chǎn)性能一致性好及低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，利用其三維集成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)由帶狀線實(shí)現(xiàn)的微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器。傳統(tǒng)的濾波器，例如微帶濾波器，通常實(shí)現(xiàn)相同的性能參數(shù)，所需體積通常會(huì)比LTCC工藝實(shí)現(xiàn)要大得多，因而在工程應(yīng)用上的劣勢(shì)就凸顯出來(lái)，采用LTCC工藝實(shí)現(xiàn)的情況下，會(huì)在盡可能小的體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的性能。而且，傳統(tǒng)情況下采用的濾波器，不具有正交功能，而是通過(guò)外接正交器實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種由帶狀線結(jié)構(gòu)和定向耦合器實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、使用方便、適用范圍廣、成品率高、批量一致性好、造價(jià)低、溫度性能穩(wěn)定的微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器，它包括定向耦合器和兩個(gè)微波毫米波濾波器。定向耦合器包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口、第一匹配線、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線、第二匹配線、第一輸出電感、第二輸出電感、第三匹配線、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線、第四匹配線、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口，其中，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線垂直位于第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線上方，第一匹配線、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線和第二匹配線在同一平面，第一匹配線與表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口連接，第二匹配線與第一輸出電感連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線左端與第一匹配線連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線右端與第二匹配線連接；第三匹配線、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線和第四匹配線在同一平面，第三匹配線與第二輸出電感連接，第四匹配線與表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線左端與第三匹配線連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線右端與第四匹配線連接。第一微波毫米波濾波器包括第一輸入電感、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三輸出電感、表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸出端口、第一Z形級(jí)間耦合帶狀線，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第一帶狀線、第二層的第二帶狀線、第三層的第三帶狀線、第一微電容并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第四帶狀線、第二層的第五帶狀線、第三層的第六帶狀線、第二微電容并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第七帶狀線、第二層的第八帶狀線、第三層的第九帶狀線、第三微電容并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十帶狀線、第二層的第十一帶狀線、第三層的第十二帶狀線、第四微電容并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十三帶狀線、第二層的第十四帶狀線、第三層的第十五帶狀線、第五微電容并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十六帶狀線、第二層的第十七帶狀線、第三層的第十八帶狀線、第六微電容并聯(lián)而成，其中，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第二帶狀線與第一輸入電感連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第十七帶狀線與第三輸出電感連接，第三輸出電感與表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸出端口連接，第一Z形級(jí)間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，第一Z形級(jí)間耦合帶狀線兩端均接地。第二微波毫米波濾波器包括第二輸入電感、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元、第四輸出電感、表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸出端口、第二Z形級(jí)間耦合帶狀線，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十九帶狀線、第二層的第二十帶狀線、第三層的第二十一帶狀線、第七微電容并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第二十二帶狀線、第二層的第二十三帶狀線、第三層的第二十四帶狀線、第八微電容并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第二十五帶狀線、第二層的第二十六帶狀線、第三層的第二十七帶狀線、第九微電容并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第二十八帶狀線、第二層的第二十九帶狀線、第三層的第三十帶狀線、第十微電容并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第三十一帶狀線、第二層的第三十二帶狀線、第三層的第三十三帶狀線、第十一微電容并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第三十四帶狀線、第二層的第三十五帶狀線、第三層的第三十六帶狀線、第十二微電容并聯(lián)而成，其中，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第二十帶狀線與第二輸入電感連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第三十五帶狀線與第四輸出電感連接，第四輸出電感與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸出端口連接，第二Z形級(jí)間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，第二Z形級(jí)間耦合帶狀線兩端均接地。定向耦合器的第一輸出電感與第一微波毫米波濾波器的第一輸入電感連接，定向耦合器的第二輸出電感與第二微波毫米波濾波器的第二輸入電感連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用低損耗低溫共燒陶瓷材料和三維立體集成，所帶來(lái)的顯著優(yōu)點(diǎn)是：(1)帶內(nèi)平坦；(2)可產(chǎn)生形狀相同，相位相差90度的兩種信號(hào)波形；(3)體積小、重量輕、可靠性高；(4)電性能優(yōu)異；(5)電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；(6)成本低。附圖說(shuō)明圖1(a)是本發(fā)明微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(b)是本發(fā)明一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器中定向耦合器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(c)是本發(fā)明一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器中第一微波毫米波濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(d)是本發(fā)明一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器中第二微波毫米波濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器輸出端口(P2、P3)的幅頻特性曲線。圖3是本發(fā)明微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器輸入輸出端口的駐波特性曲線。圖4是本發(fā)明微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器輸出端口(P2)與輸出端口(P3)的相位差曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。結(jié)合圖1a、b、c、d，本發(fā)明一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器，該正交濾波器的定向耦合器包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1、第一匹配線L1、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1、第二匹配線L2、第一輸出電感Lout1、第二輸出電感Lout2、第三匹配線L3、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2、第四匹配線L4、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4，其中，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1垂直位于第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2上方，第一匹配線L1、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2和第二匹配線L2在同一平面，第一匹配線L1與表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1連接，第二匹配線L2與第一輸出電感Lout1連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2左端與第一匹配線L1連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2右端與第二匹配線L2連接；第三匹配線L3、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1和第四匹配線L4在同一平面，第三匹配線L3與第二輸出電感Lout2連接，第四匹配線L4與表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1左端與第三匹配線L3連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1右端與第四匹配線L4連接。第一微波毫米波濾波器F1包括第一輸入電感Lin1、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6、第三輸出電感Lout3、表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸出端口P2、第一Z形級(jí)間耦合帶狀線Z1，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1由第一層的第一帶狀線L11、第二層的第二帶狀線L21、第三層的第三帶狀線L31、第一微電容C1并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2由第一層的第四帶狀線L12、第二層的第五帶狀線L22、第三層的第六帶狀線L32、第二微電容C2并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3由第一層的第七帶狀線L13、第二層的第八帶狀線L23、第三層的第九帶狀線L33、第三微電容C3并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4由第一層的第十帶狀線L14、第二層的第十一帶狀線L24、第三層的第十二帶狀線L34、第四微電容C4并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5由第一層的第十三帶狀線L15、第二層的第十四帶狀線L25、第三層的第十五帶狀線L35、第五微電容C5并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6由第一層的第十六帶狀線L16、第二層的第十七帶狀線L26、第三層的第十八帶狀線L36、第六微電容C6并聯(lián)而成，其中，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1的第二層的第二帶狀線L21與第一輸入電感Lin1連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6的第二層的第十七帶狀線L26與第三輸出電感Lout3連接，第三輸出電感Lout3與表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸出端口P2連接，第一Z形級(jí)間耦合帶狀線Z1位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，第一Z形級(jí)間耦合帶狀線Z1兩端均接地。第二微波毫米波濾波器F2包括第二輸入電感Lin2、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L41、L51、L61、C7、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L42、L52、L62、C8、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L43、L53、L63、C9、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L44、L54、L64、C10、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L45、L55、L65、C11、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L46、L56、L66、C12、第四輸出電感Lout4、表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸出端口P3、第二Z形級(jí)間耦合帶狀線Z2，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L41、L51、L61、C7由第一層的第十九帶狀線L41、第二層的第二十帶狀線L51、第三層的第二十一帶狀線L51、第七微電容C7并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L42、L52、L62、C8由第一層的第二十二帶狀線L42、第二層的第二十三帶狀線L52、第三層的第二十四帶狀線L62、第八微電容C8并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L43、L53、L63、C9由第一層的第二十五帶狀線L43、第二層的第二十六帶狀線L53、第三層的第二十七帶狀線L63、第九微電容C9并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L44、L54、L64、C10由第一層的第二十八帶狀線L44、第二層的第二十九帶狀線L54、第三層的第三十帶狀線L64、第十微電容C10并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L45、L55、L65、C11由第一層的第三十一帶狀線L45、第二層的第三十二帶狀線L55、第三層的第三十三帶狀線L65、第十一微電容C11并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L46、L56、L66、C12由第一層的第三十四帶狀線L46、第二層的第三十五帶狀線L56、第三層的第三十六帶狀線L66、第十二微電容C12并聯(lián)而成，其中，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L41、L51、L61、C7的第二層的第二十帶狀線L51與第二輸入電感Lin2連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L46、L56、L66、C12的第二層的第三十五帶狀線L56與第四輸出電感Lout4連接，第四輸出電感Lout4與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸出端口P3連接，第二Z形級(jí)間耦合帶狀線Z2位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，第二Z形級(jí)間耦合帶狀線Z2兩端均接地。定向耦合器的第一輸出電感Lout1與第一微波毫米波濾波器F1的第一輸入電感Lin1連接，定向耦合器的第二輸出電感Lout2與第二微波毫米波濾波器F2的第二輸入電感Lin2連接。結(jié)合圖1a、b、c、d，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1、匹配線L1、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1、第二匹配線L2、第一輸出電感Lout1、第二輸出電感Lout2、第三匹配線L3、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2、第四匹配線L4、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4、輸入電感Lin1、Lin2、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1、L41、L51、L61、C7、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2、L42、L52、L62、C8、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3、L43、L53、L63、C9、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4、L44、L54、L64、C10、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5、L45、L55、L65、C11、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6、L46、L56、L66、C12、第三輸出電感Lout3、Lout4、表面貼裝的50歐姆輸出端口P2、P3、Z形級(jí)間耦合帶狀線Z1、Z2和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)。一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器，由于是采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，其低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900℃溫度下燒結(jié)而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩(wěn)定性，由于結(jié)構(gòu)采用三維立體集成和多層折疊結(jié)構(gòu)以及外表面金屬屏蔽實(shí)現(xiàn)接地和封裝，從而使體積大幅減小。本發(fā)明一種微型雙微波毫米波I/Q正交濾波器的尺寸僅為11mm×3.2mm×1.5mm，其性能可從圖2、圖3看出，通帶帶寬為2.7GHz～2.9GHz，輸出端口P2與輸出端口P3在通帶內(nèi)的輸出波形基本一致，輸入端口回波損耗優(yōu)于17dB，在通帶內(nèi)，輸出端口P2與輸出端口P3的相位差近似為90度。