基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的平面螺旋结构带通滤波器，包括两个螺旋形结构单元，两块金属板和金属化过孔；螺旋形结构单元由四层开环金属线以及连接各层金属线的金属化过孔组成，采用LTCC工艺实现多层立体绕线形成紧凑的螺旋形结构。该滤波器以一端短路的四分之一波长传输线为基本谐振单元，具有分布电感和分布电容效应，上下两块金属板用于增加谐振器的电容效应，相邻的谐振器之间同时存在电耦合和磁耦合，通过调节谐振器间距，开环金属线环绕形状和开环金属线与金属板之间间距等参量可以有效地控制电，磁耦合分量，从而有效地在相邻的谐振器之间引入混合电磁耦合，获得多个传输零点，在提高频率选择性的同时有效地减小了滤波器的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器
本专利技术涉及微波滤波器
，尤其涉及一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器。
技术介绍
微波滤波器是现代通信系统中的重要组件，随着信息社会的快速发展，电子产品集成度越来越高，滤波器的平面化和小型化这一课题受到越来越多的关注；有限的频谱资源日趋紧张和匮乏对滤波器的频率选择度提出了更高的要求，因此具有设计高选择性的小型化平面结构滤波器具有较高的意义和价值。为了提高滤波器的频率选择性，增加滤波器阶数是常用的方法之一，缺点在于增加了滤波器的损耗和体积；通过交叉耦合，旁路耦合和源-负载耦合引入传输零点也是提高选择性的方法，但是这些耦合方式需要引入额外的结构，实现难度大。电磁混合耦合作为另外一种引入传输零点的方法具有较大的优势，它通过相邻谐振器之间的双重电磁耦合路径在通带附近弓I入传输零点。 现有的平面混合耦合滤波器结构多采用单平面或者双平面结构，采用四分之一波长或者二分之一波长谐振环作为谐振单元，利用耦合缝隙来实现混合耦合，一方面，这种谐振单元尺寸调节自由度小，另一方面，单靠平面的缝隙耦合很难方便有效地控制电，磁耦合分量；更重要的是，相对于多层结构，单平面或者双平面结构电路尺寸较大，小型化优势不明显。另外，现有的平面混合耦合滤波器的响应多为通带单侧具有一个零点，较难实现通带双侧都具有零点，因此频率选择性的提高效果有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器。 实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，包括上层金属板、下层金属板、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板和下层金属板之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板和下层金属板，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线，所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔与上层金属板相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔与上层金属板相连。 螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板的通孔并与上层金属板不接触。 所述开环金属线为四分之三圈开环金属线。 上层金属板和下层金属板的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。 第一接地金属化过孔在下层金属板的投影位于下层金属板的左下端，第二接地金属化过孔在下层金属板的投影位于下层金属板的右下端。 左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式。 与现有的技术相比，本专利技术具有如下优点:1)与四分之一波长或者二分之一波长开环谐振器相比，本专利技术采用螺旋形结构谐振器，设计自由度更高，通过调节谐振器间距，输入输出端口位置，开环金属线环绕形状，开环金属线与金属板之间间距等参量可以方便地调节耦合系数，外部品质因数和零点位置，从而获得所需的滤波器响应。2)与现有的平面混合耦合滤波器相比，本专利技术采用LTCC多层工艺，有效地减小了电路尺寸。3)与现有的混合耦合滤波器相比，本专利技术只需要两个谐振器就能产生双边零点，从而得到较对称的高选择性的带通响应。 下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。 【附图说明】 图1为本专利技术的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器的三维结构示意图。 图2为本专利技术的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器单层开环金属线的示意图。 图3为本专利技术结构的HFSS软件仿真结果图。 【具体实施方式】 本专利技术的一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合稱合滤波器,包括上层金属板 1、下层金属板2、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板I和下层金属板2之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板I和下层金属板2，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线3，所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线3通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔4与上层金属板I相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔5与上层金属板I相连。 螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板I的通孔并与上层金属板I不接触。 所述开环金属线3为四分之三圈开环金属线。 上层金属板I和下层金属板2的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。 第一接地金属化过孔4在下层金属板2的投影位于下层金属板2的左下端，第二接地金属化过孔5在下层金属板2的投影位于下层金属板2的右下端。 左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式。 下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述。 实施例 本专利技术的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器包括上层金属板1、下层金属板2、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，两个螺旋形结构单元位于上层金属板I和下层金属板2之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，金属化过孔连接上层金属板I和下层金属板2，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线3，四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线3通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，其中左螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为逆时针矩形环绕方式，右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下为顺时针矩形环绕方式，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔4与上层金属板I相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔5与上层金属板I相连。螺旋形结构单元的顶层开环金属线通过金属化过孔与输入\输出端口相连，该金属化过孔通过上层金属板I的通孔并与上层金属板I不接触。开环金属线3为四分之三圈开环金属线。上层金属板I和下层金属板2的面积相等，均能覆盖左右两个螺旋形结构单元。第一接地金属化过孔4在下层金属板2的投影位于下层金属板2的左下端，第二接地金属化过孔5在下层金属板2的投影位于下层金属板2的右下端。 根据传输线理论，一端短路的四分之一波长传输线的短路端磁场最强，开路端电场最强，采用螺旋结构将其垂直环绕之后，最大电场密度区和最大磁场密度区更加接近。将两个螺旋形结构单元相互对称地摆放在一起，方便地实现了电耦合和磁耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤波器，其特征在于，包括上层金属板（1）、下层金属板（2）、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板（1）和下层金属板（2）之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板（1）和下层金属板（2），每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线（3），所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线（3）通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔（4）与上层金属板（1）相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔（5）与上层金属板（1）相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合稱合滤波器，其特征在于，包括上层金属板(I)、下层金属板(2)、左螺旋形结构单元和右螺旋形结构单元，所述两个螺旋形结构单元位于上层金属板(I)和下层金属板(2)之间并左右对称，每个螺旋形结构单元的中部均设置金属化过孔，所述金属化过孔连接上层金属板(I)和下层金属板(2)，每个螺旋形结构单元均包括四层开环金属线(3)，所述四层开环金属线从上至下垂直堆叠，其中相邻两层开环金属线(3)通过金属化过孔首尾相连，即上层开环金属线的末端与下层开环金属线的首端通过金属化过孔相连，螺旋形结构单元的开环金属线均采用矩形环绕方式，其中左螺旋形结构单元的开环金属线和右螺旋形结构单元的开环金属线从上至下的环绕方向相反，左螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第一接地金属化过孔(4)与上层金属板(I)相连，右螺旋形结构单元的顶层开环金属线的首端通过第二接地金属化过孔(5)与上层金属板(I)相连。2.根据权利要求1所述的基于LTCC技术的螺旋结构电磁混合耦合滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚芬，车文荃，金国生，冯文杰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32