一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器制造技术

本发明专利技术涉及带通滤波器领域，具体地说，是一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器。主要包括滤波器本体，所述滤波器总体尺寸为15×2×0.3mm，所述滤波器本体由五节长度为半波长的谐振器级联构成，所述级联结构为级联多段拓扑结构，所述谐振器为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度。每个谐振器都采用慢波结构，以减小其长度，实现小型化，同时尺寸与与传统的实现相比尺寸减少了60％，同时得到了4％的相对带宽。

A Compact Terminal Coupled LTCC Filter Based on Slow Wave Resonator

【技术实现步骤摘要】
一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器
本专利技术涉及带通滤波器领域，具体地说，是一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器。
技术介绍
窄带带通滤波器在军用相控阵雷达前端系统中的应用越来越广泛。窄带带通滤波器可以采用组合结构，高温超导（HTS）技术，空腔谐振器，开路/短路短截线，慢波谐振器和末端耦合谐振器[1-3]构建。由于半波长谐振器的长度没有减小，[1-2]中的带通滤波器仅实现了约2％的尺寸的减小。尽管[4]中的带通滤波器在低温共烧陶瓷（LTCC）基板中使用堆叠结构实现了80％的尺寸减小，但[4]中带通滤波器的输入和输出端口分别位于在顶部和底部，因此难以安装或焊接在PCB板上。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术由五节长度为半波长的谐振器级联构成，每个谐振器都采用慢波结构，以减小其长度，实现小型化，该带通滤波器的总体尺寸仅为15×2×0.3mm，与传统的实现相比尺寸减少了60％，同时得到了4％的相对带宽。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器，主要包括滤波器本体，所述滤波器总体尺寸为15×2×0.3mm，所述滤波器本体由五节长度为半波长的谐振器级联构成，所述级联结构为级联多段拓扑结构，所述谐振器为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度，对于给定的传输线，理想的特征阻抗Z0和相速度Vp为以下公式：(1)(2)(3)本专利技术进一步改进，谐振器级联埋在3层LTCC基板中，所述LTCC基板分为层1、层2、层3，所述谐振器1和5放置于层1，谐振器2和4放置于层2，谐振器3放置于层3，底层为接地信号层，输入和输出端口分别为谐振器1和5。本专利技术进一步改进，每个谐振器的特征阻抗为50Ω，电气长度为中心频率8GHz的半波长长度。本专利技术进一步改进，相邻谐振器之间的宽边端耦合强度由重叠区域控制。谐振器之间的耦合效应越弱，可以获得的频带特性就越窄。由于每个谐振器是半波长的，所以慢波结构可用于减小每个谐振器的长度。由于使用了改进的慢波谐振器，每个谐振器的长度减少了约60％。本专利技术的有益效果：该滤波器由五节长度为半波长的谐振器级联构成，每个谐振器都采用慢波结构，以减小其长度，实现小型化。该带通滤波器的总体尺寸仅为15×2×0.3mm，与传统的实现相比尺寸减少了60％，同时得到了4％的相对带宽。附图说明图1为慢波结构半波长谐振器的结构图。图2为慢波结构半波长谐振器的等效电路图。图3为此带通滤波器的示意图。图4为此滤波器理想电气模型的示意图。图5为所提BPF3D视图（隐藏底部GND层）。图6为所提BPF具有尺寸参数定义的顶视图。图7为本专利技术S参数的仿真结果。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例：如图1、2所示，慢波结构由电感电容级联构成。减小线宽是为了获得电感，而增加线宽是为了获得电容。使用这种改进的慢波结构，可以减小半波长谐振器的长度。通过给定传输线理想的特征阻抗和相速度的公式可知通过以相同的比率增加L和C，可以使波长变小而特性阻抗保持不变。本实施例中，如图3、4所示，为了在8GHz的中心频率处设计窄带和小型化带通滤波器，我们选择了图3中的级联多段拓扑结构。所提带通滤波器由五节长度为半波长的谐振器级联构成，它们被埋在3层LTCC基板中。将谐振器1和5放置于层1，将谐振器2和4放置于层2，并将谐振器3放置于层3。底层是接地信号层。输入和输出端口分别为谐振器1和5。每个谐振器的特征阻抗为50Ω，电气长度为中心频率8GHz的半波长长度。相邻谐振器之间的宽边端耦合强度由重叠区域控制。谐振器之间的耦合效应越弱，可以获得的频带特性就越窄。由于每个谐振器是半波长的，所以图4中的慢波结构可以减小每个谐振器的长度。由于使用了改进的慢波谐振器，每个谐振器的长度减少了约60％。本实施例中，如图5、6为所提带通滤波器的结构和俯视图的尺寸参数定义。每个LTCC层在Ferro-A6材料中具有0.1mm的烧制后厚度，介电常数为5.9，损耗角正切为0.002。下表列出了所提BPF的最终最佳尺寸参数。表1所提BPF的最终最佳尺寸参数外形尺寸W1W2W3g1g2g3单元(mm)0.1520%24%0.080.118%外形尺寸L1L2L3L4L5　单元(mm)0.880.920.980.10.15　本实施例中，图7为本专利技术S参数的仿真结果，测量的中心频率为8.2GHz，从中心频率8GHz偏移0.2GHz。微小的频移是由于共烧后的LTCC收缩引起的。所提BPF的带宽为0.32GHz（通带从8.04到8.36GHz），相当于相对带宽（FBW）的4％。测量的通带S21和S11分别优于-1.8dB和-15dB。所提BPF的总体尺寸仅为15×2×0.3mm，与平面尺寸相比减小了60％。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器，其特征在于，主要包括滤波器本体，所述滤波器总体尺寸为15×2×0.3mm，所述滤波器本体由五节长度为半波长的谐振器级联构成，所述级联结构为级联多段拓扑结构，所述谐振器为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度，对于给定的传输线，理想的特征阻抗Z0和相速度Vp为以下公式：

【技术特征摘要】
1.一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器，其特征在于，主要包括滤波器本体，所述滤波器总体尺寸为15×2×0.3mm，所述滤波器本体由五节长度为半波长的谐振器级联构成，所述级联结构为级联多段拓扑结构，所述谐振器为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度，对于给定的传输线，理想的特征阻抗Z0和相速度Vp为以下公式：(2)(3)。2.根据权利要求1所述的一种基于慢波谐振器的末端耦合紧凑型LTCC滤波器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，王柠琳，李昌锟，钱力，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32