一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

A Bandpass Filter Based on Hole-passing Structure as Main Resonator

The utility model belongs to the technical field of electronic components, and discloses a band-pass filter based on through-hole structure as the main resonator, which is provided with copper-coated metal, PCB multi-layer plate and through-hole; the copper-coated metal is embedded on the front and back sides of PCB multi-layer board, and is connected with PCB multi-layer board, showing through-hole structure, and the through-hole PCB multi-layer board is copper-coated metal through-hole. The utility model adopts the microstrip line design with distributed parameters of the centralized circuit, which can make full use of the electrical connection characteristics of the through-hole structure in the upper and lower multilayer circuit board, improve the transmission performance of the filter, optimize the interconnection of the multilayer board to reduce the circuit size, realize the advantages of miniaturization of the radio frequency circuit and low production cost in large quantities. It is especially suitable for the corresponding microwave communication, digital radar, military and civil multi-mode and multi-channel communication system terminals, wireless communication handheld terminals, and the corresponding systems which have strict requirements on weight, performance and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器
本技术属于电子元件
，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。
技术介绍
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：本技术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Lo、Wo为开路枝节长度和宽度，Ls、Ws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，Lz、Wz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，rvia为过孔通孔内半径，rp为过孔通孔外半径，rgd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)WLWsLsWoLodrviarprgd5+213+80.4+0.33+11.7+18+11+0.91.1+11.6+12.0+1通过严谨实验和结果分析，证明本技术技术很有意义，包括验证的理论模型是实际有效且有借鉴性，并且优化的设计参数可以保证过孔的阻抗连续性和较小的反射损耗、插入损耗。这对高频PCB电路板的设计有很好指导作用。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器。本技术是这样实现的，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；PCB多层板为“三明治”式结构的PCB多层板，敷铜金属为“三明治”式中间敷铜接地结构层；所述敷铜金属嵌装在PCB多层板的正面和方面，与PCB多层板呈过孔结构；所述敷铜金属包括上下层垂直对称的开路枝节、短路枝节以及平行耦合馈线微带线结构，能够调节出带通频带，形成特定频带带通滤波器。所述通孔贯穿敷铜金属和PCB多层板。综上所述，本技术的优点及积极效果为：本技术是利用过孔的通带特性为主体结构，辅助结构采用加载开路枝节谐振器，耦合短路枝节谐振器，优化设计出一种通带的带通滤波器。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，能够优化改进特定滤波器传输性能，优化多层板互联来减小电路尺寸，实现了射频电路的小型化，大批量生产成本低等优点。重量轻、可靠性高、性能优异、温度稳定性好、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。具体优化参数如表2所示。表2实物制作带通特性滤波器的性能参数比较附图说明图1是本技术实施例提供的基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器结构示意图；图中：1、PCB多层板；2、敷铜金属；2-1、正面上层敷铜第一金属片；2-2、反面下层敷铜第二金属片；2-3、正面上层敷铜第三金属片；2-4、反面下层敷铜第四金属片；2-5、正面上层敷铜第五金属片；2-6、反面下层敷铜第三金属片；3、通孔；4、中间敷铜接地层；4-1、正面上层连接到中间敷铜接地层；4-2、反面下层敷铜金属层。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。如图1所示，本技术实施例提供的基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器包括PCB多层板1、敷铜金属2、正面上层敷铜第一金属片2-1、反面下层敷铜第二金属片2-2、正面上层敷铜第三金属片2-3、反面下层敷铜第四金属片2-4、正面上层敷铜第五金属片2-5、反面下层敷铜第三金属片2-6、通孔3、中间敷铜接地层4、正面上层连接到中间敷铜接地层4-1、反面下层敷铜金属层4-2。内径小能减小寄生参数的敷铜通孔3，与正面端接枝节第一金属片2-1与反面端接枝节第二金属片2-2进行二端口信号的连接。其中正面上层有敷铜金属包括2-1、第一金属片，正面上层敷铜金属片；2-3、正面上层敷铜第三金属片，外端与中间接地层相连接；2-5、正面上层敷铜第五金属片；4-1、正面上层通过贯通四个敷铜小通孔连接到中间敷铜接地层。其中反面下层有敷铜金属包括2-2、反面下层敷铜第二金属片；2-4、反面下层敷铜第四金属片；2-6、反面下层敷铜第三金属片，外端与中间接地层相连接。4-2、反面下层通过贯通四个敷铜小通孔连接到中间敷铜接地层。并且上层正面敷铜金属片2-1、2-3、2-5、4-1与下层反面敷铜金属片2-2、2-4、2-6、4-2没有物理结构直接交接点。敷铜金属2嵌装在PCB多层板1的正面和方面，与PCB多层板1呈过孔结构；敷铜金属2设置有第一金属2-1、第二金属2-3和第三金属2-5，其中第一金属片2-1与第二金属片2-5组成开路枝节，作为两端端接枝节均为50Q的微带线，4-1作为二端口接口测信号地。第一金属片2-1与第三金属片2-3组成短路枝节。敷铜金属2设置有第一金属2-2、第二金属2-4和第三金属2-6，其中第一金属片2-2与第二金属片2-4组成开路枝节，作为两端端接枝节均为50Q的微带线，4-2作为二端口接口测信号地。第一金属片2-2与第三金属片2-6组成短路枝节。敷铜金属通孔3的贯通PCB版正面上层与反面下层，与中间接地层没有物理结构直接交接点，间隔外径大小可调整设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器，其特征在于，所述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的正面和方面，与PCB多层板1呈过孔结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器，其特征在于，所述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的正面和方面，与PCB多层板1呈过孔结构。2.如权利要求1所述的基于过孔结构为主体谐振器的带通滤波器，其特征在于，所述敷铜金属包括上下层...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓飞，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：新型
国别省市：北京,11