一种高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开一种高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器。以一个变压器及其附属电容构成一个变压器系统，以此变压器系统为基础，在其后级联三阶高通滤波器和四阶低通滤波器。滤波器通带上边带共有两个带外传输零点，由变压器系统产生并主要受变压器系统各元件尺寸控制，下边带传输零点由并联LC谐振器产生并受LC谐振器尺寸控制。在上下边带的传输零点共同作用下，实现滤波器的高选择性和宽阻带的性能。本发明专利技术IPD带通滤波器工作于3.3～4.2GHz频段，通过采取IPD技术高阻硅工艺达到面积紧凑的效果，特点有5.85～25GHz抑制为30dB以上的超宽阻带、局部高达50dB以上的高带外抑制、低回波以及合适的通带插损。以及合适的通带插损。以及合适的通带插损。

【技术实现步骤摘要】
一种高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器


[0001]本专利技术属于射频/微波/滤波器
，尤其涉及利用变压器技术，具体是一种基于高阻硅工艺的高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器。

技术介绍

[0002]随着人类社会对于通讯功能日益增长的需求，大容量，高传输速率和高通讯质量的射频系统被研发出来。滤波器作为射频系统中至关重要的器件，其指标的好坏足以影响整个系统的性能和稳定性。在一些小型化的无线产品中，如手机、平板和笔记本电脑等，由于受到体积限制，其滤波器必须以芯片的形式设计，滤波器芯片的组成元件往往也仅仅是电容电感型这类集总型元器件。集总型滤波器的插损、带外抑制和选择性与其电感的Q值有很大的关系，在某些损耗较大的工艺中，为保证滤波器的带内插损不至于太大，往往使用的电感个数不超过五个，这样就导致了滤波器的通带外抑制能力不会很强，阻带也不够宽。
[0003]针对上述问题，本专利技术在IPD高阻硅工艺的基础上，设计了一个基于高阻硅工艺的高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器。通过在电容电感结构的中引入新颖的变压器结构，实现了5.85～25GHz的超宽阻带和低频50dB以上的超高带外抑制，同时还保证了良好的通带内插损。变压器结构能在通带两侧产生多个传输零点，形成滤波器陡峭的边沿。在变压器的后端级联三阶高通滤波器和四阶低通滤波器，降低回波损耗的同时进一步提升了阻带的抑制。所设计的带通滤波器经过电磁仿真软件的调试使元件值接近最优，因为采取了IPD技术高阻硅工艺，该滤波器体积上实现了小型化。所设计的IPD变压器型带通滤波器通带为3.3～4.2GHz频段,具有高性能，新颖性和学术性的特点，并具有产品化的潜力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种覆盖3.3～4.2GHz频段的IPD变压器型带通滤波器。该滤波器以以一个变压器及其附属电容构成一个变压器系统，以此变压器系统为基础，在其后级级联了三阶高通滤波器和四阶低通滤波器。通过电磁仿真软件调试变压器和电容的线宽、间距及尺寸，电容的尺寸来控制传输零点的位置、变压器的插损及带外抑制等，使综合性能达到最优。所设计的IPD变压器型带通滤波器特点有5.85～25GHz高达30dB抑制的超宽阻带、局部高达50dB以上的高带外抑制以及合适的通带插损、回波损耗，体积上呈微型化，适合集成于射频前端系统之中。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器，所述滤波器包括介质叠层(0_0)、位于介质叠层(0_0)上的正方形变压器(7_2)、以及集总型电容电感电路；
[0007]所述集总型电容电感电路的外围设有一个长方形的地(0_2)；输入端口由地
‑
信号
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地组成，包括第一地(3_2)、第一信号输入端(1_2)以及第二地(4_2)；输出端口由地
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信号
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地组成，包括第三地(5_2)、第二信号输出端(2_2)以及第四地(6_2)；
[0008]所述正方形变压器(7_2)为方形螺旋线圈结构，包括电感螺旋线一(7_2_1)与电感
螺旋线二(7_2_2)；所述电感螺旋线一(7_2_1)具有第一端与第二端，该第二端旋入该电感螺旋线一(7_2_1)的内部；所述电感螺旋线二(7_2_2)具有第一端与第二端，该第二端旋入该电感螺旋线二(7_2_2)的内部；所述电感螺旋线一(7_2_1)与电感螺旋线二(7_2_2)相互交叉缠绕且对称于对称平面配置；所述电感螺旋线一(7_2_1)的第一端、电感螺旋线二(7_2_2)的第一端分别作为所述正方形变压器(7_2)的第一端口、第三端口；所述电感螺旋线一(7_2_1)的第二端、电感螺旋线二(7_2_2)的第二端均通过空气桥引出至所述正方形变压器(7_2)外部，分别作为所述正方形变压器(7_2)的第二端口、第四端口；所述电感螺旋线一(7_2_1)的最外层顶角作为信号输入端；所述正方形变压器(7_2)的相邻螺旋层为不同电感螺旋线，即分别为电感螺旋线一(7_2_1)与电感螺旋线二(7_2_2)；
[0009]所述集总型电容电感电路包括第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)、第四电容(11_2)、三阶高通滤波器、四阶低通滤波器；
[0010]所述正方形变压器(7_2)的第一端口通过传输线连接到第一电容(8_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第二端口通过传输线连接到第三电容(10_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第三端口通过传输线连接到第二电容(9_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第四端口通过传输线分别与第四电容(11_2)的输入端连接；第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)、第四电容(11_2)的输出端各自分别通过传输线连接到地(0_2)；
[0011]所述第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)和第四电容(11_2)与正方形变压器(7_2)共同组成一个相对独立的变压器系统，具有滤波效果，高频生成1个传输零点、低频生产2个传输零点，并具有一定的带外抑制；变压器系统的第四端口与三阶高通滤波器的输入端连接，三阶高通滤波器的输出端与四阶低通滤波器的输入端连接；
[0012]所述三阶高通滤波器包括第五电容(12_2)、第六电容(13_2)和第三电感(17_2)；所述四阶低通滤波器包括第七电容(14_2)、第八电容(15_2)、第九电容(16_2)、第四电感(18_2)和第五电感(19_2)；在变压器系统输出端后级联三阶高通滤波器、四阶低通滤波器，用以改善变压器系统的回波性能和带外抑制性能；
[0013]所述正方形变压器(7_2)的第四端口通过传输线与第五电容(12_2)的输入端连接；第五电容(12_2)的输出端通过传输线分别与第三电感(17_2)的输入端和第六电容(13_2)的输入端连接；第六电容(13_2)的输出端通过传输线分别与第七电容(14_2)的输入端、第八电容(15_2)的输入端和第四电感(18_2)的输入端相连接；第四电感(18_2)的输出端、第八电容(15_2)的输出端、第五电感(19_2)的输入端通过传输线和第九电容(16_2)的输入端相连接；第五电感(19_2)的输出端通过传输线连接到第二信号端口(2_2)；第七电容(14_2)、第九电容(16_2)和第三电感(17_2)的输出端各自分别通过传输线连接到地(0_2)；
[0014]所述第八电容(15_2)和第四电感(18_2)组成并联LC谐振器，可在高频段产生传输零点；上边带带外传输零点调谐元件和下边带带外传输零点调谐元件构成带外传输零点调谐元件，上边带共有两个带外传输零点，由正方形变压器(7_2)、第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)和第四电容(11_2)共同控制，又同时受第五电容(12_2)、第六电容(13_2)和第三电感(17_2)的影响；带外高频段共有一个传输零点，受变压器系统和并联LC谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高选择性和宽阻带的变压器型带通滤波器，工作于3.3GHz～4.2GHz频段，包括介质叠层(0_0)、位于介质叠层(0_0)上的正方形变压器(7_2)、以及集总型电容电感电路；其特征在于：所述集总型电容电感电路的外围设有一个长方形的地(0_2)；输入端口由地
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信号
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地组成，包括第一地(3_2)、第一信号输入端(1_2)以及第二地(4_2)；输出端口由地
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信号
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地组成，包括第三地(5_2)、第二信号输出端(2_2)以及第四地(6_2)；所述正方形变压器(7_2)为方形螺旋线圈结构，包括电感螺旋线一(7_2_1)与电感螺旋线二(7_2_2)；所述电感螺旋线一(7_2_1)具有第一端与第二端，该第二端旋入该电感螺旋线一(7_2_1)的内部；所述电感螺旋线二(7_2_2)具有第一端与第二端，该第二端旋入该电感螺旋线二(7_2_2)的内部；所述电感螺旋线一(7_2_1)与电感螺旋线二(7_2_2)相互交叉缠绕且对称于对称平面配置；所述电感螺旋线一(7_2_1)的第一端、电感螺旋线二(7_2_2)的第一端分别作为所述正方形变压器(7_2)的第一端口、第三端口；所述电感螺旋线一(7_2_1)的第二端、电感螺旋线二(7_2_2)的第二端均通过空气桥引出至所述正方形变压器(7_2)外部，分别作为所述正方形变压器(7_2)的第二端口、第四端口；所述电感螺旋线一(7_2_1)的最外层顶角作为信号输入端；所述正方形变压器(7_2)的相邻螺旋层为不同电感螺旋线；所述集总型电容电感电路包括第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)、第四电容(11_2)、三阶高通滤波器、四阶低通滤波器；所述正方形变压器(7_2)的第一端口通过传输线连接到第一电容(8_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第二端口通过传输线连接到第三电容(10_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第三端口通过传输线连接到第二电容(9_2)的输入端；所述正方形变压器(7_2)的第四端口通过传输线分别与第四电容(11_2)的输入端连接；第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)、第四电容(11_2)的输出端各自分别通过传输线连接到地(0_2)；所述第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_2)和第四电容(11_2)与正方形变压器(7_2)共同组成一个相对独立的变压器系统；变压器系统的第四端口与三阶高通滤波器的输入端连接，三阶高通滤波器的输出端与四阶低通滤波器的输入端连接。2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于所述三阶高通滤波器包括第五电容(12_2)、第六电容(13_2)和第三电感(17_2)；所述四阶低通滤波器包括第七电容(14_2)、第八电容(15_2)、第九电容(16_2)、第四电感(18_2)和第五电感(19_2)；所述正方形变压器(7_2)的第四端口通过传输线与第五电容(12_2)的输入端连接；第五电容(12_2)的输出端通过传输线分别与第三电感(17_2)的输入端和第六电容(13_2)的输入端连接；第六电容(13_2)的输出端通过传输线分别与第七电容(14_2)的输入端、第八电容(15_2)的输入端和第四电感(18_2)的输入端相连接；第四电感(18_2)的输出端、第八电容(15_2)的输出端、第五电感(19_2)的输入端通过传输线和第九电容(16_2)的输入端相连接；第五电感(19_2)的输出端通过传输线连接到第二信号端口(2_2)；第七电容(14_2)、第九电容(16_2)和第三电感(17_2)的输出端各自分别通过传输线连接到地(0_2)。3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于所述第八电容(15_2)和第四电感(18_2)组成并联LC谐振器，在高频段产生传输零点；上边带带外传输零点调谐元件和下边带带外
传输零点调谐元件构成带外传输零点调谐元件，上边带共有两个带外传输零点，由正方形变压器(7_2)、第一电容(8_2)、第二电容(9_2)、第三电容(10_...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇晗，程一峰，王高峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：