微带陶瓷滤波器及其陶瓷基板的制备方法技术

本发明专利技术提供一种微带陶瓷滤波器，包括矩形的具有开口的环形谐振器，所述环形谐振器上与开口相对的一侧设有向环形谐振器内部延伸的短截线，本发明专利技术还提供一种上述微带陶瓷滤波器的陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：陶瓷粉料的制备、球磨、预烧、造粒、烧结、制作基板；本发明专利技术利用高介电常数的陶瓷基板，将滤波器的尺寸小型化；在电路结构中，使四个环形谐振器对称，上层两个谐振器采用电耦合，两层相邻的谐振器采用混合耦合，下层两个谐振器采用磁耦合，引入传输零点，将通带边缘的抑制能力提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元器件，特别是一种微带陶瓷滤波器及其陶瓷基板的制备方法。
技术介绍
随着无线通信系统的高速发展，现今社会已经进入一个信息高速传播的时代，信息时刻在我们的身边进行传递，无线通信网络已经被广泛应用于社会生活的各个领域，比如移动通信、雷达导航的电子对抗。微波滤波器在整个无线通信系统中有着不可替代的重要作用，在通信的过程中对进行通信的频率进行选择。滤波器是用来对信号进行加重或衰减的器件，它的主要作用是：让有用信号尽可能无损耗的通过，对无用信号尽可能大的衰减。它的性能的好坏直接影响整个无线通信系统的性能。滤波器按类型可分为：LC滤波器、声表面波滤波器、微带陶瓷滤波器、基片集成波导滤波器、缺陷地结构滤波器等。由于陶瓷基微带滤波器具有体积小、损耗低、可靠性高等特点，在电子对抗技术、雷达技术、电子侦察技术、导弹导引、火力控制、海空探测等多方面均有广泛应用，组成了未来滤波器不可或缺的重要部分。目前微带陶瓷滤波器是基于介电常数小于10的基板材料制作而成的，比如罗杰斯公司生产的有机复合基板，它的介电常数在2.2与10之间，制作而成的滤波器具有介电常数低、损耗低、较高机械强度特点；另外常用的基板是氧化铝陶瓷基板，其介电常数为9到10之间，制作成的滤波器具有良好的机械性能、绝缘性能好、损耗低优点。近年来，通信技术的不断发展，对微带陶瓷滤波器的要求越来越高，不仅要求良好的性能，即损耗低，可靠性高，同时还希望其体积尽可能小，温度稳定性尽可能高，以便于集成和小型化。而滤波器尺寸在同一谐振频率下跟εr成反比，高εr值有利于器件小型化，采用高εr，高温度稳定性的介电材料是将陶瓷滤波器小型化的重要技术手段。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种尺寸小、温度稳定性好、电损耗低的微带陶瓷滤波器及其陶瓷基板的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种微带陶瓷滤波器，包括矩形的具有开口的环形谐振器，所述环形谐振器上与开口相对的一侧设有向环形谐振器内部延伸的短截线。加入中间短截线，使整个谐振器更加紧凑，减小了单个谐振器所需体积，从而使得进一步小型化滤波器得到实现。作为优选方式，短截线的长度为0.4-0.6mm。若低于0.4mm耦合过强，若大于0.6mm则耦合太弱。作为优选方式，包括信号输入端、信号输出端和耦合电路，耦合电路包括4个所述环形谐振器，所述4个环形谐振器分为上下两层并排列成矩形，上层为采用电耦合的左、右主谐振器，下层为采用磁耦合的左、右主谐振器，两层之间的谐振器采用混合耦合，下层相邻的两个主谐振器开口方向水平相背，上层相邻的两个主谐振器开口方向水平相向，信号输入端与输出端分别与上层两个谐振器联接，并在信号输入端与输出端完成阻抗变换；所述4个主谐振器为带有短截线的具有开口的环形谐振器。作为优选方式，在上层左主谐振器与信号输入端之间设置一开口方向向下的第一副谐振器，第一副谐振器与上层左主谐振器采用混合耦合；在信号输出端与上层右主谐振器之间设置一开口方向向下的第二副谐振器，第二副谐振器与上层右主谐振器之间采用混合耦合。所述两个副谐振器为带有短截线的具有开口的环形谐振器。作为优选方式，在信号输入端与上层左主谐振器之间设置第一副谐振器、第三副谐振器，其中第一副谐振器开口方向向上，第三副谐振器开口方向向下，第三谐振器与上层左主谐振器采用混合耦合；在信号输出端与上层右主谐振器之间设置第二副谐振器、第四副谐振器，其中第二副谐振器开口方向向下，第四副谐振器开口方向向上，第二副谐振器与上层右主谐振器采用混合耦合。所述四个副谐振器为带有短截线的具有开口的环形谐振器。作为优选方式，在信号输入端与上层左主谐振器之间分别设置有两个开口方向相反的第一副谐振器、第三副谐振器，第一副谐振器与上层左主谐振器开口方向相同，第一副谐振器位于第三副谐振器的正上方，第三副谐振器开口方向与上层左主谐振器开口方向相反，第一副谐振器与第三副谐振器之间采用混合耦合，第三副谐振器与上层左主谐振器采用磁耦合；在信号输出端与上层右主谐振器之间分别设置有两个开口方向相反的第二副谐振器、第四副谐振器，第二副谐振器与上层右主谐振器开口方向相同，第二副谐振器位于第四副谐振器的正上方，第四副谐振器开口方向与上层右主谐振器开口方向相反，第二副谐振器与第四副谐振器之间采用混合耦合，第四副谐振器与上层右主谐振器采用磁耦合。所述四个副谐振器为带有短截线的具有开口的环形谐振器。本专利技术还提供一种上述微带陶瓷滤波器的陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：A)陶瓷粉料的制备：采用非化学计量配比，将碱式碳酸镁(xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O，x:y:z＝4:1(4-7))、氢氧化钙Ca(OH)2、氧化镧La2O3、氧化锌ZnO按照0.8：0.09:0.02：0.05的摩尔比在电子天平上进行称量，混合；B)球磨：将粉料和氧化锆球在尼龙罐中，粉料、去离子水、氧化锆球混合比例1:1:5，混合球磨4-8小时；C)预烧：将球磨过后的原料在85-120℃下干燥8-15分钟，用60目筛子过筛，过筛完后，在1000-1200℃下进行预烧，预烧3-5小时，保温4-6小时，自然降温；D)造粒：将预烧过后的粉料经60目筛子过筛，用10％PVA做粘合剂进行造粒；E)烧结：造粒完后进行烧结，烧结温度1200-1350℃，烧结时间4-6小时，保温3-6小时，自然降温；F)制作基板：将样品经干压成型，烧结，轧磨成尺寸为50.8mm×50.8mm×0.8±0.05mm的片子，再经切割，高温处理，后续抛光过程，制作成基板，制作而成的基板尺寸50mm×50mm×0.381±0.05mm。作为优选方式，制作而成的陶瓷基板其性能如下：εr＝24—26，Q×f＝40000—60000GHz，τf＝0±2。该陶瓷体系制作成的微带陶瓷滤波器具有尺寸小、损耗低、温度稳定性好等特点。本专利技术的原理是：利用高介电常数的陶瓷基板，将滤波器的尺寸小型化；在电路结构中，使四个环形谐振器对称，上层两个谐振器采用电耦合，两层相邻的谐振器采用混合耦合，下层两个谐振器采用磁耦合，引入传输零点，将通带边缘的抑制能力提高。仿真结果如图3所示，从图3看出，确实在通带边缘分别产生了一个传输零点，提高了通带边缘的抑制能力。本专利技术的有益效果如下：该陶瓷体系制作成的微带陶瓷滤波器具有尺寸小、损耗低、温度稳定性好等特点。表1是采用本专利技术陶瓷基板制作成的滤波器与目前其他基板材料制作的微带陶瓷滤波器性能的对比：表1其中，上述罗杰斯基板在纯聚四氟乙烯板材两面敷上经氧化处理的电解铜箔，然后经高温、高压制成电路基板；氧化铝陶瓷基板则采用流延成型、扎膜成型、注浆成型、凝胶注模成型工艺制作陶瓷基板。上述表格中三种基板采用同样谐振器模型，由上述表格得出：本专利技术采用的陶瓷基板相对市面上的罗杰斯基板滤波器尺寸大大减小；相对氧化铝陶瓷基板，仍然使滤波器的尺寸得到进一步小型化，且本陶瓷基板的温度系数、损耗角正切值均低于罗杰斯基板与氧化铝陶瓷基板。附图说明图1是本专利技术的实施例2的结构示意图；图2是本专利技术的实施例2的工作原理示意图；图3是本专利技术实施例2的仿真示意图；图4是本专利技术实施例3的结构示意图；图5是本专利技术实施例4的结构示意图；图6是本专利技术实施例5的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微带陶瓷滤波器，其特征在于：包括矩形的具有开口的环形谐振器，所述环形谐振器上与开口相对的一侧设有向环形谐振器内部延伸的短截线。

【技术特征摘要】
1.一种微带陶瓷滤波器，其特征在于：包括矩形的具有开口的环形谐振器，所述环形谐振器上与开口相对的一侧设有向环形谐振器内部延伸的短截线。2.根据权利要求1所述的微带陶瓷滤波器，其特征在于：短截线的长度为0.4-0.6mm。3.根据权利要求1所述的微带陶瓷滤波器，其特征在于：包括信号输入端(1)、信号输出端(2)和耦合电路(3)，耦合电路(3)包括4个所述环形谐振器，所述4个环形谐振器分为上下两层并排列成矩形，上层为采用电耦合的左、右主谐振器(31、34)、下层为采用磁耦合的左、右主谐振器(32、33)，两层之间的谐振器采用混合耦合，下层相邻的两个主谐振器(32、33)开口方向水平相背，上层相邻的两个主谐振器(31、34)开口方向水平相向，信号输入端与输出端分别与上层两个谐振器联接，并在信号输入端与输出端完成阻抗变换，所述4个主谐振器为带有短截线的具有开口的环形谐振器。4.根据权利要求3所述的微带陶瓷滤波器，其特征在于：在上层左主谐振器(31)与信号输入端(1)之间设置一开口方向向下的第一副谐振器(35)，第一副谐振器(35)与上层左主谐振器(31)采用混合耦合；在信号输出端(2)与上层右主谐振器(34)之间设置一开口方向向下的第二副谐振器(36)，第二副谐振器(36)与上层右主谐振器(34)之间采用混合耦合，所述两个副谐振器(35、36)为带有短截线的具有开口的环形谐振器。5.根据权利要求3所述的微带陶瓷滤波器，其特征在于：在信号输入端(1)与上层左主谐振器(31)之间设置第一副谐振器(35)、第三副谐振器(37)，其中第一副谐振器(35)开口方向向上，第三副谐振器(37)开口方向向下，第三谐振器(37)与上层左主谐振器(31)采用混合耦合；在信号输出端(2)与上层右主谐振器(34)之间设置第二副谐振器(36)、第四副谐振器(38)，其中第二副谐振器(36)开口方向向下，第四副谐振器(38)开口方向向上，第二副谐振器(36)与上层右主谐振器(34)采用混合耦合，所述四个副谐振器(35、36、37、38)为带有短截线的具有开口的环形谐振器。6.根据权利要求3所述的微带陶瓷滤波器，其特征在于：在信号输入端(1)与上层左主谐振器(31)之间分别设置有两个开口方向相反的第一副谐振器(35)、第三副谐振器(37)，第一副谐振器(35...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟朝位，陈松，陶煜，刘稷，张树人，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51