【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频无源器件，具体涉及一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器。
技术介绍
1、目前随着通信技术及军事电子应用的迫切需求使得微波无源器件的性能显得尤为重要。在手机、蓝牙、wlan模块这一类数字化无线通信产品中，无源器件所占的比例更大。这些单独的无源器件将占用pcb40％以上的面积；其中，带通滤波器(bpf)是现代微波系统中信号选择和干扰抑制的重要组成部分，其性能的优劣直接或间接的影响整个微波、射频电路的性能。因此，要求滤波器不仅要性能好，而且要成本低、小型化、结构紧凑。而目前常见的微带滤波器设计简单但插损较大使用于pcb电路设计，腔体、介质滤波器q值高，功率容量大但体积较大使用于基站通信等对功率耐受要求高且对尺寸要求小的场景。对于压电滤波器其q值高，矩形系数极高，但其成本较高适用于窄带通信如手机等终端设备。
2、对于经典的腔体、介质滤波器其q值高，性能好，却往往体积庞大无法满足集成化的要求，而在手机中广泛应用的压电材料滤波器虽然体积够小，矩形系数很好，但目前saw滤波器无法在3ghz以上的频段展现高性能，而baw滤波器实现难度较大且制造成本高。目前工程上改进器件散热的方法通常是在器件背面加装散热器，对于中低输入功率的情况下该方案的性价比不高，同时散热器的加装也会使得空间利用率不高。
3、ltcc技术就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，切成一定尺寸后在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形.并将多个无源组件埋入多层陶瓷基板中，然后叠压
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，采用五阶分布参数式梳状线结构，在谐振器之间引入z字交叉耦合结构，引入传输零点，提升了滤波器的带外抑制能力，滤波器矩形系数很好；该滤波器内部加装金属柱，在输入输出抽头两端开散热孔，既增加了接地稳定性又极大的改善了滤波器的散热性能，保证了滤波器的正常工作；本专利技术具有小型化、低成本以及高性能的特点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，包括自下而上依次层叠设置的底层介质基板、底层接地金属板、z字耦合结构层7、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层6、第三介质基板及顶层接地金属板，所述底层介质基板、底层接地金属板3-1、z字耦合结构层7、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层6、第三介质基板及顶层接地金属板3-2一体烧结后，两侧短边分别连接输入c型夹1和输出c型夹2；两侧宽边分别通过金属侧盖3连接固定，底层接地金属板3-1、z字耦合结构层7、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层6、第三介质基板及顶层接地金属板3-2四角通过金属柱5相连，金属柱5、金属侧盖3、顶层接地金属板3-2及底层接地金属板3-1共同接地。
4、所述谐振结构层6采用五阶分布参数式梳状线结构，依次包括第一级谐振器6-1、第二级谐振器6-2、第三级谐振器6-3、第四级谐振器6-4及第五级谐振器6-5。
5、所述第一级谐振器6-1连接输入抽头8，第五级谐振器6-5连接输出抽头9，输入抽头8和输出抽头9的两侧均设置有散热孔4。
6、所述第二级谐振器6-2、第四级谐振器6-4与z字耦合结构7连接，且在通带两端引入了传输零点。
7、所述谐振结构层6的第一级谐振器6-1、第二级谐振器6-2、第三级谐振器6-3、第四级谐振器6-4及第五级谐振器6-5均采用三层短路带状线10，且中间一层的短路带状线10加载电容11，上下层短路带状线10通过宽边进行能量耦合。
8、所述谐振结构层6的各级谐振器之间的距离能够等效为耦合结构，用作能量的耦合和传递，距离越小，耦合系数(强度)越大，滤波器的带宽越宽，距离越大，耦合系数(强度)越小，滤波器的带宽越窄；耦合间距的大小通过仿真软件hfss本征模模式及以下相邻两级的谐振器之间的耦合系数k12与其各自谐振频率f1、f2的关系确定：
9、
10、所述短路带状线10的物理尺寸与谐振频率之间的关系满足：
11、
12、其中，为短路带状线10的分布电容，为短路带状线10的分布电感，l为短路带状线10的物理尺寸，f0为滤波器的谐振频率。
13、所述输入抽头8和输出抽头9采用渐变结构，保证输入输出良好匹配。
14、所述介质基板采用陶瓷基板。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
16、本专利技术的ltcc滤波器的谐振结构层6为3层折叠线结构，从这一层的第1和第5谐振单元线的引出输入抽头8、输出抽头9作为滤波器的输入和输出口；为了提升带外抑制，在第3层电路添加z字耦合结构，在第2和第4谐振器之间引入电容耦合在下边带引入传输零点提升了滤波器的带外抑制能力，滤波器矩形系数良好。同时在各级谐振器开路端加入对地加载电容进一步的优化滤波器的性能，解决了目前在高频段滤波器无法同时满足小型化、低成本以及高性能的要求，该滤波器体积达到5.7mm×3mm×1mm，相较于常见的腔体，微带滤波器体积大大减小；
17、本专利技术的ltcc滤波器通带范围在4.26ghz-4.65ghz；通带内插损小于2.5db,回波损耗大于22db,电压驻波比小于1.2，端口匹配良好，频带低端有两个传输零点，高端有一个零点；3.8ghz-4ghz衰减大于5db，dc-3.8ghz衰减大于60db，5ghz-6ghz衰减大于50db，矩形系数良好。
18、四角的金属柱5保证了短路带状线能够良好的接地，保证接地稳定性，而且由于金属柱的热导率较高，能够在一定程度上提高器件的散热能力；在输入抽头8及输出抽头9两侧的散热孔4也具有良好的散热作用，提高了滤波器的散热性能，保证了滤波器的正常工作。
19、本专利技术能够将各层分别设计、一体烧结，减少了昂贵、重复的烧结过程，节省了时间，从而相较于传统封装技术提高了生产效率和成品率，相较于压电滤波器降低了成本。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，包括自下而上依次层叠设置的底层介质基板、底层接地金属板(3-1)、Z字耦合结构层7、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)，所述底层介质基板、底层接地金属板(3-1)、Z字耦合结构层(7)、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)一体烧结后，两侧短边分别连接输入C型夹(1)和输出C型夹(2)；两侧宽边分别通过金属侧盖(3)连接固定，底层接地金属板(3-1)、Z字耦合结构层(7)、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)四角通过金属柱(5)相连，金属柱(5)、金属侧盖(3)、顶层接地金属板(3-2)及底层接地金属板(3-1)共同接地。
2.根据权利要求1所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述谐振结构层(6)采用五阶分布参数式梳状线结构，依次包括第一级谐振器(6-1)、第二级谐振器(6-2)、第三级谐振器(6-3)、第四级谐振器(6-4)及第五级谐振
3.根据权利要求2所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述第一级谐振器(6-1)连接输入抽头(8)，第五级谐振器(6-5)连接输出抽头(9)，输入抽头(8)和输出抽头(9)的两侧均设置有散热孔(4)。
4.根据权利要求1所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述第二级谐振器(6-2)、第四级谐振器(6-4)与Z字耦合结构(7)连接，且在通带两端引入了传输零点。
5.根据权利要求1所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述谐振结构层(6)的第一级谐振器(6-1)、第二级谐振器(6-2)、第三级谐振器(6-3)、第四级谐振器(6-4)及第五级谐振器(6-5)均采用三层短路带状线(10)，且中间一层的短路带状线(10)加载电容(11)，上下层短路带状线(10)通过宽边进行能量耦合。
6.根据权利要求1所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述谐振结构层(6)的各级谐振器之间的距离能够等效为耦合结构，用作能量的耦合和传递，距离越小，耦合系数(强度)越大，滤波器的带宽越宽，距离越大，耦合系数(强度)越小，滤波器的带宽越窄；耦合间距的大小通过仿真软件HFSS本征模模式及以下相邻两级的谐振器之间的耦合系数K12与其各自谐振频率f1、f2的关系确定：
7.根据权利要求5所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述短路带状线(10)的物理尺寸与谐振频率之间的关系满足：
8.根据权利要求3所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述输入抽头(8)和输出抽头(9)采用渐变结构，保证输入输出良好匹配。
9.根据权利要求1所述的一种C波段的高散热高性能的小型化LTCC带通滤波器，其特征在于：所述介质基板采用陶瓷基板。
...【技术特征摘要】
1.一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，包括自下而上依次层叠设置的底层介质基板、底层接地金属板(3-1)、z字耦合结构层7、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)，所述底层介质基板、底层接地金属板(3-1)、z字耦合结构层(7)、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)一体烧结后，两侧短边分别连接输入c型夹(1)和输出c型夹(2)；两侧宽边分别通过金属侧盖(3)连接固定，底层接地金属板(3-1)、z字耦合结构层(7)、第一介质基板、第二介质基板、谐振结构层(6)、第三介质基板及顶层接地金属板(3-2)四角通过金属柱(5)相连，金属柱(5)、金属侧盖(3)、顶层接地金属板(3-2)及底层接地金属板(3-1)共同接地。
2.根据权利要求1所述的一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，其特征在于：所述谐振结构层(6)采用五阶分布参数式梳状线结构，依次包括第一级谐振器(6-1)、第二级谐振器(6-2)、第三级谐振器(6-3)、第四级谐振器(6-4)及第五级谐振器(6-5)。
3.根据权利要求2所述的一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，其特征在于：所述第一级谐振器(6-1)连接输入抽头(8)，第五级谐振器(6-5)连接输出抽头(9)，输入抽头(8)和输出抽头(9)的两侧均设置有散热孔(4)。
4.根据权利要求1所述的一种c波段的高散热高性能的小型化ltcc带通滤波器，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹应增，白晓亮，任建，王振，游贻凯，任光升，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：
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