蓝宝石基底微带滤波器制造技术

本发明专利技术提供的蓝宝石基底微带滤波器，包含蓝宝石介质基底以及附着在蓝宝石介质基底上的由导电材料制成的微带传输线和谐振结构单元。微带传输线的一端为信号输入端，另一端为信号输出端。谐振结构单元为交指型谐振结构，其数量至少为一个并且位于传输线的一侧，多个谐振结构单元沿传输线方向排成一列。谐振结构单元与传输线之间以及任意两个谐振结构单元之间无接触。传输线上远离谐振结构单元的一侧设置有至少一个由导电材料制成的二次谐波抑制单元。本发明专利技术采用蓝宝石单晶片做介质基材，可以保证滤波器的稳定性、实现滤波器的小型化。本发明专利技术将谐振结构单元和二次谐波抑制单元与微带传输线相结合，可以获得带宽可调、抑制深度大的微带滤波器。

【技术实现步骤摘要】
蓝宝石基底微带滤波器
本专利技术涉及微带滤波器，特别涉及蓝宝石基底微带滤波器。
技术介绍
微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能指标对电路的性能指标有很大的影响。无线通信技术的迅猛发展对无线通信电子设备的集成化、小型化和高可靠性要求越来越高。设备的集成化和小型化要求电路在满足电气性能的前提下尽可能减少占用空间。滤波器是无线通信电子设备中必不可少的电子器件，其小型化设计是无线通信电子设备实现小型化的关键之一。微带滤波器具有设计灵活、尺寸小、重量轻、损耗低、温度系数和膨胀系数小、易于集成等优势，被广泛的应用于微波电路和微波集成电路中。微带滤波器的尺寸主要取决于微带线结构尺寸，而微带线结构的尺寸主要受介质基底材料的介电常数限制。一般情况下，选用的介质基底材料的介电常数越高微带线结构的尺寸越容易做小。蓝宝石介质基材的介电常数较高、介电损耗小，并且其介电常数随频率的变化小。另外，蓝宝石介质基材的热导率高、热膨胀系数小，特别适合用于制备高功率电子器件。目前，人工制备的单晶蓝宝石基底已经在半导体行业获得了广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种蓝宝石基底微带滤波器。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的蓝宝石基底微带滤波器，包含蓝宝石介质基底以及附着在蓝宝石介质基底上的由导电材料制成的微带传输线和谐振结构单元。微带传输线的一端为信号输入端，另一端为信号输出端。谐振结构单元为交指型谐振结构，其数量至少为一个并且位于微带传输线的一侧，多个谐振结构单元沿微带传输线方向排成一列。谐振结构单元与微带传输线之间以及任意两个谐振结构单元之间无接触。微带传输线上远离谐振结构单元的一侧设置有至少一个由导电材料制成的二次谐波抑制单元。进一步的，所述导电材料为金、银、铜、铝中的任一种或任几种的组合。进一步的，所述蓝宝石介质基底为蓝宝石单晶片。进一步的，所述蓝宝石单晶片的晶面取向的优先选取顺序为a面取向、c面取向、r面取向、m面取向。进一步的，所述交指型谐振结构单元的数量为大于1的奇数个，且所有交指型谐振结构单元等距排列。进一步的，所述二次谐波抑制单元为齿型，每个齿型二次谐波抑制单元中齿的数量大于2，任意两个相邻的齿间距离相等。进一步的，所述蓝宝石基底微带滤波器，所述蓝宝石介质基底为a面取向的蓝宝石单晶片；所述交指型谐振结构单元的数量为5个，5个交指型谐振结构单元的尺寸完全一样并且沿传输线方向等距排列在传输线的一侧；所述二次谐波抑制单元为齿型，齿的数量为3，该3齿型的二次谐波抑制单元的数量为4，并且分别设置在与两个相邻谐振结构单元间隙相对的位置。本专利技术的有益效果在于：采用蓝宝石单晶片做介质基材，可以保证滤波器的稳定性、实现滤波器的小型化。将谐振结构单元和二次谐波抑制单元与微带传输线相结合，可以获得带宽可调、抑制深度大的微带滤波器。附图说明图1是本专利技术方案的微带滤波器的电路结构示意图；图2是本专利技术实施例4.3GHz微带带阻滤波器的电路结构；图3是本专利技术实施例4.3GHz微带带阻滤波器的电路结构中采用的交指型谐振结构单元；图4是本专利技术实施例4.3GHz微带带阻滤波器的微波信号传输性能测试结果；图中：1-微带传输线，2-谐振结构单元，3-二次谐波抑制单元。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，应当理解，本专利技术要求保护的范围并不局限于以下所述。本专利技术提供的蓝宝石基底微带滤波器，包含蓝宝石介质基底以及附着在蓝宝石介质基底上的由导电材料制成的微带传输线1和谐振结构单元2。微带传输线1的一端为信号输入端，另一端为信号输出端。谐振结构单元2为交指型谐振结构，其数量至少为一个并且位于微带传输线的一侧，多个谐振结构单元2沿微带传输线1方向排成一列。谐振结构单元2与微带传输线1之间以及任意两个谐振结构单元2之间无接触。微带传输线1上远离谐振结构单元2的一侧设置有至少一个由导电材料制成的二次谐波抑制单元3，二次谐波抑制单元3与微带传输线1为电连接。上述导电材料为金、银、铜、铝中的任一种或任几种的组合。导电材料的电导率越大，滤波器的电损耗越小。银、铜较容易被氧化，在使用时需要做表面处理。如果通过薄膜工艺制备蓝宝石微带滤波器的电路结构，在往蓝宝石基底上溅射导电金属之前需要预先沉积一层过度金属薄膜，如钛或钨等，然后再沉积金、银、铜、铝等导电性好的金属。为了减少导电材料引起的电损耗，导电材料的厚度通常要求大于几个微米，对于低频滤波器还需要更厚。所述蓝宝石介质基底为蓝宝石单晶片。蓝宝石单晶的介电性能更稳定、介电损耗更小。不同晶面取向的蓝宝石单晶片的介电性能有所差异。经过实验发现a面取向的蓝宝石单晶片制备的滤波器性能最稳定，其次依次是c面取向、r面取向、m面取向等。所述交指型谐振结构单元的数量为大于1的奇数个，且所有交指型谐振结构单元等距排列，排列方向与微带传输线方向一致。所述二次谐波抑制单元为齿型结构，每个指型二次谐波抑制单元中齿的数量大于2，任意两个相邻的齿间距离相等。图1为某一4.3GHz带阻微带滤波器的电结构示意图。图中显示，在微带传输线1的下方有5个排列成一行的结构尺寸完全相同的交指型谐振结构单元，交指型谐振结构单元的排列方向与微带传输线平行。任意两个相邻交指型谐振结构单元之间的距离相等。谐振结构单元的数量与阻带的抑制深度有关，谐振结构单元的数量越多、抑制深度越大。通过仿真得知，对于4.3GHz带阻微带滤波器，3个谐振结构单元得到的阻带抑制深度大于20dB，5个谐振结构单元得到的阻带抑制深度大于30dB。谐振结构单元距微带传输线的距离与阻带的带宽有关，距离越小、阻带的带宽越小。在与两个相邻的谐振结构单元间隙相对的微带传输线的一侧上设置有4个齿状的二次谐波抑制单元，4个二次谐波抑制单元与微带传输线电连接。每个二次谐波抑制单元有三个齿，相邻两个齿之间的距离相等。由仿真结果可知，齿型二次谐波抑制单元中齿的数量越多，抑制二次谐波的效果越好。该4.3GHz带阻微带滤波器的电结构的具体尺寸如图2和图3所示。该4.3GHz带阻微带滤波器的电结构由3μm厚的金金属通过薄膜蚀刻工艺制成，所采用的介质基底为c面取向的蓝宝石单晶片。图4为该4.3GHz带阻微带滤波器的滤波性能实测结果，该结果通过矢量网络分析仪获得。图中m曲线为S21，n曲线为S11。S21曲线显示，该4.3GHz带阻微带滤波器的阻带频率为4.29-4.31GHz，通带频率为(2-4.1)GHz&(4.55-12)GHz，滤波性能良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓝宝石基底微带滤波器，包含蓝宝石介质基底以及附着在蓝宝石介质基底上的由导电材料制成的微带传输线(1)和谐振结构单元(2)，其特征在于：所述微带传输线(1)的一端为信号输入端，另一端为信号输出端；所述谐振结构单元(2)为交指型谐振结构，其数量至少为一个并且位于微带传输线(1)的一侧，多个谐振结构单元沿微带传输线(1)方向排成一列；谐振结构单元(2)与微带传输线(1)之间以及任意两个谐振结构单元(2)之间无接触；微带传输线(1)上远离谐振结构单元(2)的一侧设置有至少一个由导电材料制成的二次谐波抑制单元(3)。

【技术特征摘要】
1.蓝宝石基底微带滤波器，包含蓝宝石介质基底以及附着在蓝宝石介质基底上的由导电材料制成的微带传输线(1)和谐振结构单元(2)，其特征在于：所述微带传输线(1)的一端为信号输入端，另一端为信号输出端；所述谐振结构单元(2)为交指型谐振结构，其数量至少为一个并且位于微带传输线(1)的一侧，多个谐振结构单元沿微带传输线(1)方向排成一列；谐振结构单元(2)与微带传输线(1)之间以及任意两个谐振结构单元(2)之间无接触；微带传输线(1)上远离谐振结构单元(2)的一侧设置有至少一个由导电材料制成的二次谐波抑制单元(3)；所述二次谐波抑制单元(3)为齿型，每个齿型二次谐波抑制单元(3)中齿的数量大于2，且任意两个相邻的齿间距离相等。2.如权利要求1所述的蓝宝石基底微带滤波器，其特征在于：所述导电材料为金、银、铜、铝中的任一种或任几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇飞，李胜，贾朋乐，龙立铨，温占福，张烽，韩玉成，
申请(专利权)人：中国振华集团云科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52