基于LCP工艺的超宽带带通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及电路板领域，具体设计了一种基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，包括LCP基板及制作在LCP基板上的滤波器电路，滤波器电路包括并联的两条末端短路的枝节线组，枝节线组包括微带线和与微带线串联的多个短路枝节线，两条枝节线组之间的每一对短路枝节线之间由传输线连接。该带通滤波器由末端短路的枝节线组成，在每一对短路枝节线间，利用一段传输线实现电磁耦合功能，通过合理选取各元件的长度和宽度，实现了带宽在116％左右的超宽带带通滤波器，由于本发明专利技术采用了柔性可弯折的LCP基板，原本平面结构的滤波器也变的可弯折，从而形成立体结构，而S参数基本没有变化，这在某些极端条件下有着无可比拟的优势。

Ultra wide band band-pass filter based on LCP Technology

【技术实现步骤摘要】
基于LCP工艺的超宽带带通滤波器
本专利技术涉及电路板领域，具体而言，设计了一种基于LCP工艺的超宽带带通滤波器。
技术介绍
目前，在体积很小的电子产品中，使用柔性电路连接不同电子单元或模块的制造技术已经具有很高的成熟度，柔性电子技术保证了印制板在弯曲状态下的优良性能，对体积、厚度和重量要求苛刻的电子产品已经成为推动柔性电子技术发展的重要因素。由于柔性电子更容易与生物的皮肤、器官和组织的弯曲表面相匹配，因此在医疗、个人穿戴电子设备等领域有着广泛的应用。LCP(液晶聚合物)基板属于柔性基板，具有介电常数选择范围宽(2～10)、可选用低成本的PCB工艺、可形成复杂的多层结构等优势，使得LCP基板适用于系统级封装技术SOP(SystemonaPackage)和SIP(SysteminPackage)，并且在小型化中有着很大优势。随着无线通信技术及无线多媒体业务的飞速发展，超宽带(UWB)技术受到越来越多研究人员的关注。超宽带以其高速率、低功耗、高保密性以及抗干扰能力强等优点，具有非常广阔的应用前景和相当巨大的市场价值。由于超宽带技术可适用的领域十分广泛，为了便于管理，美国联邦通讯委员会(FCC)将超产带系统分为3类：1成像系统，包括地面穿透雷达系统、墙壁成像系统、墙壁穿透成像系统、监视系统和医疗成像系统；2车载雷达系统；3室内超宽带系统。对于不同的通信系统，FCC都划分了不同的使用频带范围。当前，各大研究机构最为关注的是室内超宽带系统的商业价值。超宽带频带作为无线通信系统的一个重要波段，超宽带由于其可以与其他的现有通信系统共享频谱，共存性能好，在频谱资源非常紧张的今天具有极其重要的意义。信道容量大，传输速率高，空间传输容量是现有通信系统(无线局域网、蓝牙等)的10-1000倍以上；超宽带技术靠脉冲传输信号，不需要载波，并且功率很低，所以超宽带射频通信系统发射机不需要混频器和功放，接受机不需要做中频处理，大大降低系统的成本和复杂度；窄脉冲信号具有其强的穿透能力，能够穿透多种材料，使其可以应用到成像、检测、监视和测量等领域；并且由于测距和定位系统的精度与信号的频谱宽度直接相关，超宽带频带在GHz领域，系统的定位精度理论上可以达到厘米量级。近年来，国内外已有学者对柔性带通滤波器进行了研究。L.Zhu等人应用多模谐振平行耦合线结构设计了多种形式的UWB滤波器。J.S.Hong等人2003年提出了具有并联或串联四分之一波长短截线结构的滤波器，并给出了具体的设计方法。SeokS.等人于2013年用50μm的Per-MX3050基板研制了一款中心频率为60GHz的平行耦合线形式柔性带通滤波器，KaoH.L等人在2013年用100μm的LCP基板研制了中心频率为30GHz的发夹线型及中心频率为25GHz的交指耦合线型两款柔性带通滤波器；2015年，电子科技大学研制了中心频率为9.5GHz的柔性带通滤波器，首次使用了50μm的LCP基板。对于在单层LCP基板中设计带通滤波器存在一些棘手的问题，为了满足射频收发机前端接收模块的小型化，单层LCP基板作为带通滤波器的基板时，单层板的厚度仅有50μm，传统的超宽带带通滤波器结构为根据多模谐振原理的SIR结构，但为实现超宽带的宽带要求，增强谐振器耦合强度，常采用交叉的平行耦合线实现多模谐振，计算出的平行耦合线常常间距过小，无法满足加工要求。以上所提到的工艺要求无法满足，主要原因是LCP工艺采取印制板制作工艺，其中的最小线宽只能达到100μm，线间距150μm，通孔孔径200μm，盲埋孔孔径300μm，且加工精度也无法与溅射工艺或者光刻工艺相比拟。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术技术方案的目的在于提供一种基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，不但解决单层基板加工中存在的问题，而且其三维布局可以减小带通滤波器的整体尺寸。根据本专利技术的实施例，提供了一种基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，超宽带带通滤波器包括LCP基板及制作在LCP基板上的滤波器电路，滤波器电路包括并联的两条末端短路的枝节线组，枝节线组包括微带线和与微带线串联的多个短路枝节线，两条枝节线组之间的每一对短路枝节线之间由传输线连接。进一步地，传输线采用折叠分支线。进一步地，折叠分支线包括有两个串联的分支线枝节。进一步地，微带线和短路枝节线为蜿蜒线。进一步地，其中，设短路枝节线电长度为θ，则传输线电长度为2θ；根据超宽带带通滤波器的通带范围fl-fh，则fl对应的短路枝节线电长度θl为：Zi＝Z0/yi；Zi,i+1＝Z0/yi,i+1；其中，Z0为源阻抗，Zi为并联枝节阻抗，yi,yi+1为滤波器函数的原型参数。进一步地，超宽带带通滤波器为双短路超宽带带通滤波器，每组枝节线组中的短路枝节线数量为两个。进一步地，两个短路枝节线的长度为λ/2，其中λ是中心频率的波长。进一步地，超宽带带通滤波器为四短路超宽带带通滤波器，每组枝节线组中的短路枝节线数量为四个。进一步地，四个短路枝节线的长度为λ/4，其中λ是中心频率的波长。进一步地，LCP基板的电磁参数为εr＝2.9，tanσ＝0.002。本专利技术实施例中的基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，该带通滤波器由末端短路的枝节线组成，在每一对短路枝节线间，利用一段传输线实现电磁耦合功能，通过合理选取各元件的长度和宽度，实现了带宽在116％左右的超宽带带通滤波器，由于本专利技术采用了柔性可弯折的LCP基板，原本平面结构的滤波器也变的可弯折，从而形成立体结构，而S参数基本没有变化，这在某些极端条件下有着无可比拟的优势。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为无线通信的频谱图；图2为UWB系统的一般模型；图3为本专利技术基于LCP工艺的超宽带带通滤波器的电路模型图；图4为本专利技术基于双短路枝节结构的UWB电路结构；图5为本专利技术基于双短路枝节结构的UWB实物图；图6为本专利技术基于四短路枝节结构的UWB电路结构；图7为本专利技术基于四短路枝节结构的UWB实物图；图8为本专利技术双短路枝节结构UWB仿真和实测对比结果图；图9为本专利技术四短路枝节结构UWB仿真和实测对比结果图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，其特征在于，包括：所述超宽带带通滤波器包括LCP基板及制作在所述LCP基板上的滤波器电路，所述滤波器电路包括并联的两条末端短路的枝节线组，所述枝节线组包括微带线和与所述微带线串联的多个短路枝节线，两条所述枝节线组之间的每一对所述短路枝节线之间由传输线连接。/n

【技术特征摘要】
1.基于LCP工艺的超宽带带通滤波器，其特征在于，包括：所述超宽带带通滤波器包括LCP基板及制作在所述LCP基板上的滤波器电路，所述滤波器电路包括并联的两条末端短路的枝节线组，所述枝节线组包括微带线和与所述微带线串联的多个短路枝节线，两条所述枝节线组之间的每一对所述短路枝节线之间由传输线连接。


2.根据权利要求1所述的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述传输线采用折叠分支线。


3.根据权利要求2所述的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述折叠分支线包括有两个串联的分支线枝节。


4.根据权利要求1所述的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述微带线和所述短路枝节线为蜿蜒线。


5.根据权利要求1所述的超宽带带通滤波器，其特征在于，其中，设所述短路枝节线电长度为θ，则所述传输线电长度为2θ；根据所述超宽带带通滤波器的通带范围fl-fh，则fl对应的短路枝节线电长度θl为：



Zi＝Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维红，张博，李晓品，康昕，吴昊谦，吴思成，王永建，谢玉洁，马绍壮，欧阳旭阳，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61