滤波器及无线通信系统技术方案

本申请公开一种滤波器及无线通信系统，所述滤波器包括：依次层叠设置的第一金属层、第一电路层、第二电路层、第三电路层和第二金属层；第一电路层、第二电路层和第三电路层均包含电路结构区域及围绕电路结构区域的侧边封装区，各层电路结构区域平行且叠层设置形成核心电路区；其中，第一电路层为馈线层，第二电路层设置有接地谐振器，第三电路层设置有阶跃阻抗谐振器；核心电路区设置在第一金属层与第二金属层以及侧边封装区域围成密闭腔体中；侧边封装区还设置有输入和输出端口，核心电路区连接输入和输出端口。采用前述的结构，通过密闭腔体隔离电磁辐射的干扰，减少滤波器的辐射损失，且核心电路采用叠层的设计结构，可减少滤波器的体积。波器的体积。波器的体积。

【技术实现步骤摘要】
滤波器及无线通信系统


[0001]本申请涉及带通滤波器
，尤其涉及一种滤波器及无线通信系统。

技术介绍

[0002]随着第5代无线通信技术的逐步实施及应用，高性能小型化的封装组件对于满足5G通讯基础设施(例如：基站、终端、物联网等)不断增长的需求至关重要。而带通滤波器作为无线通信系统中的关键组件，在无线通信系统中起着选频、抑制杂散信号的作用。而在无线通信系统中往往集成了多种通讯标准，不同的通讯标准，需要不同频段的滤波器。针对5G毫米波频段的无线通信系统发展，对该频段的滤波器的需求逐步增加。然而，目前的毫米波滤波器主要是片上滤波器和波导滤波器。其中，片上滤波器尺寸小，但是过于高昂的加工费用以及较高的损耗限制其很难大量应用。而波导滤波器虽然能提供卓越的性能，但是过大的物理尺寸和的巨大的制造成本导致其不可能满足5G基础设施的需求。
[0003]近几年，为解决尺寸以及成本问题，有相关研究是基于传统的LTCC(Low
‑
temperature co
‑
fired ceramic technologies，低温共烧陶瓷技术)研制出多款毫米波滤波器，其物理尺寸较小以及加工费用廉价可以解决片上滤波器和波导滤波器的缺点，但是这种类型滤波器在毫米波无线通信系统集成的过程中往往会引入额外的互联损失和牺牲更大的电路尺寸用于器件电磁隔离和集成，此外，随着频段的升高，基于LTCC结构的电容电感的性能下降，导致其寄生影响越来越大，而且其性能已不能满足5G毫米波无线通信系统的需求。
[0004]因此，为了减少滤波器电路大小，克服传统基于LTCC结构的毫米波滤波器在高频无法适用的缺陷，目前提出一种基于带状线谐振器设计的毫米波滤波器，如图1所示，图1中(a)图为滤波器结构示意图，(b)图为插入损耗以及回波损耗的仿真与测试结果图，(a)中的5个带状线谐振器平铺摆放依次分布在两层，通过上下层耦合实现滤波器。底层是地平面，在顶层之上还设计了屏蔽模块来隔离电磁干扰。虽然基于LTCC结构构造的滤波器，在一定程度上可以实现小型化毫米波滤波器，但是其插入损耗较大，并且传统的LTCC工艺的加工偏差导致滤波器在大批量加工情况下很难保证其良品率。此外，这种类型滤波器还需要额外的电磁屏蔽模块来阻断电磁干扰，否则会极大的影响无线通信系统的工作性能。因此，目前亟需一种小型化高性能低成本的毫米波滤波器，以满足5G终端中毫米波无线通信系统的需求。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种滤波器及无线通信系统，以提供一种小型化高性能低成本的毫米波滤波器，以满足5G终端中毫米波无线通信系统的需求。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种滤波器，所述滤波器包括：依次层叠设置的第一金属层、第一电路层、第二电路层、第三电路层和第二金属层；
[0007]所述第一电路层、第二电路层和第三电路层均包含电路结构区域及围绕所述电路
结构区域的侧边封装区，各层电路结构区域平行且叠层设置，形成所述滤波器的核心电路区；其中，第一电路层为馈线层，第二电路层设置有接地谐振器，第三电路层设置有阶跃阻抗谐振器；
[0008]所述第一金属层与第二金属层以及侧边封装区域围成密闭腔体，所述核心电路区设置在所述密闭腔体中；
[0009]所述侧边封装区还设置有输入和输出端口，所述核心电路区连接输入和输出端口。
[0010]结合第一方面，在一种实现方式中，所述侧边封装区设置有多个通孔，利用金属柱插入过孔连接所述第一金属层与第二金属层以及侧边封装区，所述第一电路层、第二电路层和第三电路层的3层电路结构通过金属柱连接。
[0011]结合第一方面，在一种实现方式中，所述馈线层的馈线形状、接地谐振器的形状或者阶跃阻抗谐振器的形状为U型、L型、C型或者螺旋型。
[0012]结合第一方面，在一种实现方式中，第一电路层的电路结构为对称设置的U型馈线层，第二电路层的电路结构为4分之一波长接地谐振器，第三电路层的电路结构为2分之一波长阶跃阻抗谐振器。
[0013]结合第一方面，在一种实现方式中，所述输入和输出端口通过带状线连接连接馈线层。
[0014]结合第一方面，在一种实现方式中，所述核心电路区中电路结构之间的耦合包括强耦合和弱耦合，所述强耦合包括核心电路区的相邻层电路结构之间的耦合和接地谐振器的通孔之间的耦合；所述弱耦合包括馈线层的水平耦合和核心电路区的跨层电路结构之间的耦合。
[0015]结合第一方面，在一种实现方式中，所述第一金属层与第二金属层为接地金属。
[0016]结合第一方面，在一种实现方式中，所述滤波器为长方形立体结构，所述核心电路区所在的密封腔体通过介质填充固定所述核心电路区中的电路结构。
[0017]第二方面，本申请实施例部分提供了一种无线通信系统，所述无线通信系统包括第一方面任一项所述的滤波器。
[0018]结合第二方面，在一种实现方式中，所述无线通信系统还包括毫米波芯片和天线，所述滤波器与毫米波芯片以及天线之间通过互联线连接，且所述滤波器、毫米波芯片和天线集成在同一PCB板中。
[0019]本申请公开一种滤波器及无线通信系统，其中，所述滤波器包括：依次层叠设置的第一金属层、第一电路层、第二电路层、第三电路层和第二金属层；所述第一电路层、第二电路层和第三电路层均包含电路结构区域及围绕所述电路结构区域的侧边封装区，各层电路结构区域平行且叠层设置，形成所述滤波器的核心电路区；其中，第一电路层为馈线层，第二电路层设置有接地谐振器，第三电路层设置有阶跃阻抗谐振器；所述第一金属层与第二金属层以及侧边封装区域围成密闭腔体，所述核心电路区设置在所述密闭腔体中；所述侧边封装区还设置有输入和输出端口，所述核心电路区连接输入和输出端口。采用前述的结构，通过密闭腔体不但可以有效的隔离电磁辐射的干扰，也可以减少滤波器的辐射损失，不需要额外添加屏蔽模块，并且滤波器的核心电路采用叠层的设计结构，设置在顶层和底层金属结合侧边封装区域组成的被包裹住的内部空间，可以减少滤波器的体积，该结构并没
有增加滤波器的物理尺寸，而且易于加工和集成，节约成本，此外，利用叠层设置的电路之间的强耦合，提升滤波器的性能。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是现有技术提供的一种基于带状线谐振器设计的毫米波滤波器的结构示意图；
[0022]图2是本申请实施例提供的滤波器的外观图；
[0023]图3是本申请实施例提供的滤波器整体结构透视图；
[0024]图4是本申请实施例提供的滤波器的分区域结构图；
[0025]图5是本申请实施例提供的电路结构制备示意图；
[0026]图6是本申请实施例提供的核心电路区连接示意图；
[0027]图7是本申请实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滤波器，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一金属层、第一电路层、第二电路层、第三电路层和第二金属层；所述第一电路层、第二电路层和第三电路层均包含电路结构区域及围绕所述电路结构区域的侧边封装区，各层电路结构区域平行且叠层设置，形成所述滤波器的核心电路区；其中，第一电路层为馈线层，第二电路层设置有接地谐振器，第三电路层设置有阶跃阻抗谐振器；所述第一金属层与第二金属层以及侧边封装区域围成密闭腔体，所述核心电路区设置在所述密闭腔体中；所述侧边封装区还设置有输入和输出端口，所述核心电路区连接输入和输出端口。2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述侧边封装区设置有多个通孔，利用金属柱插入过孔连接所述第一金属层与第二金属层以及侧边封装区，所述第一电路层、第二电路层和第三电路层的3层电路结构通过金属柱连接。3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述馈线层的馈线形状、接地谐振器的形状或者阶跃阻抗谐振器的形状为U型、L型、C型或者螺旋型。4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，第一电路层的电路结构为对称设置的U型馈线层，第二电路层的电路结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶云博，钱慧珍，罗讯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：