一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器

摘要

本发明涉及一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器，包括输入/输出端口、输入输出电感、源和负载耦合带状线以及使用带状线结构实现的三个双模谐振器，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。本发明具有频率覆盖广、相对带宽窄、插损小、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，适用于射频、微波及毫米波频段的通信、卫星通信等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的窄带通信系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频微波滤波器，特别是一种微型高性能双零点双模超窄带 滤波器。

背景技术

近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高 性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波滤波器的 性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，现在 的使用频段已经相当拥挤，所以卫星通信等尖端设备向着毫米波波段发展，所以 微波毫米波波段滤波器已经成为该波段接收和发射支路中的关键电子部件，描述 这种部件性能的主要指标有：通带工作频率范围、阻带频率范围、通带插入损耗、 阻带衰减、通带输入/输出电压驻波比、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、 体积、重量、可靠性等。

当前在射频微波频段使用范围较广的滤波器类型有声表面波滤波器、微带滤 波器和LC滤波器。声表面波滤波器滤波特性较好，但是它的制作成本较高且对加 工工艺的要求较为苛刻，良品率较低。微带滤波器和LC滤波器不容易实现传输零 而且它们的体积较大不利于小型化集成。所述现有技术存在无法同时实现较好的 滤波和窄带特性、微型化、良品率高和成本低特性的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由带状线结构实现带宽窄，体积小、重量轻、可 靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能 稳定的一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器， 包括50欧姆阻抗输入端口P1、输入内部接口C1、接口输入电感C2、第一交叉耦 合带状线C6、第二交叉耦合带状线C7、第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第一 双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第三带状线C14、第一双模谐 振腔B1第四带状线C15；第二双模谐振腔B2第一带状线C8、第二双模谐振腔 B2第二带状线C9、第二双模谐振腔B2第三带状线C17、第二双模谐振腔B2第 四带状线C18；第三双模谐振腔B3第一带状线C10、第三双模谐振腔B3第二带 状线C11、第三双模谐振腔B3第三带状线C19、第三双模谐振腔B3第四带状线 C20，连接第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3的第一 连接带状线C5、第二连接带状线C16，输出接口电感C12、输出内部接口C13、 50欧姆阻抗输出端口P2。

50欧姆阻抗输入端口P1的中心设置输入内部接口C1，输入内部接口C1的另 一端与接口输入电感C2连接，接口输入电感C2的另一端与第一交叉耦合带状线 C6相连。

第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第 一双模谐振腔B1第三带状线C14和第一双模谐振腔B1第四带状线C15构成第一 双模谐振腔B1。第一双模谐振腔B1第一带状线C3位于接口输入电感C2的上方， 二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第二带状线C4位于第一双模谐振腔B1第一 带状线C3的上方，二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第三带状线C14位于接口 输入电感C2的下方，二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第四带状线C15位于第 一双模谐振腔B1第三带状线C14的下方二者相互耦合。

第一双模谐振腔B1第一带状线C3的另一端与第一连接带状线C5相连。第 一双模谐振腔B1第三带状线C14的另一端与第二连接带状线C16相连。

第二双模谐振腔B2第一带状线C8、第二双模谐振腔B2第二带状线C9、第 二双模谐振腔B2第三带状线C17和第二双模谐振腔B2第四带状线C18构成第二 双模谐振腔B2。在第一连接带状线C5的中间位置设置第二双模谐振腔B2第一带 状线C8，在第二连接带状线C16的中间位置设置第二双模谐振腔B2第四带状线 C18。第二双模谐振腔B2第二带状线C9位于第二双模谐振腔B2第一带状线C8 的上方，二者相互耦合；第二双模谐振腔B2第三带状线C17位于第二双模谐振腔 B2第四带状线C18下方，二者相互耦合。

第三双模谐振腔B3第一带状线C10、第三双模谐振腔B3第二带状线C11、 第三双模谐振腔B3第三带状线C19和第三双模谐振腔B3第四带状线C20构成第 三双模谐振腔B3。第一连接带状线C5的另一端与第三双模谐振腔B3第二带状线 C11相连，第三双模谐振腔B3第一带状线C10位于第三双模谐振腔B3第二带状 线C11的上方，二者相互耦合。第二连接带状线C16的另一端与第三双模谐振腔 B3第三带状线C19相连，第三双模谐振腔B3第四带状线C20位于第三双模谐振 腔B3第三带状线C19的下方，二者相互耦合。

输出接口电感C12位于第三双模谐振腔B3第三带状线C19的上方，两者相 互耦合；输出接口电感C12位于位于第三双模谐振腔B3第二带状线C11的下方， 两者相互耦合。

第二交叉耦合带状线C7位于第一交叉耦合带状线C6的正右侧，二者相互耦 合，第二交叉耦合带状线C7的另一端与输出接口电感C12相连。输出接口电感 C12的另一端与输出内部接口C13相连，输出内部接口C13的另一端被设置于50 欧姆阻抗输出端口P2的中心处。

所述第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第四带状线C15、 第二双模谐振腔B2第二带状线C9、第二双模谐振腔B2第三带状线C17、第三双 模谐振腔B3第一带状线C10和第三双模谐振腔B3第四带状线C20在背离第一交 叉耦合带状线C6的一侧分别接地。

第一双模谐振腔B1和第三双模谐振腔B3关于第二双模谐振腔B2偶对称； 同时第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3各自本身是上 下对称的几何形状。

所述结构均采用低温共烧陶瓷工艺加工实现。

与现有技术相比，由于本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和新结构三维立 体集成技术，所带来的显著优点是：(1)可调双模结构，带内平坦、通带内插损 低；(2)滤波器带宽较窄；(3)滤波器解构紧凑，体积小、重量轻、可靠性高；(4) 电性能优异；(5)电路实现结构简单，可实现大批量生产，成品率高；(6)成本 低；(7)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。

附图说明

图1是本发明的微型高性能双零点双模超窄带滤波器的外形结构图。

图2是本发明的微型高性能双零点双模超窄带滤波器的俯视图。

图3是本发明的微型高性能双零点双模超窄带滤波器的侧视图。

图4是本发明的微型高性能双零点双模超窄带滤波器输出端的幅频特性曲线 图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、图2和图3，本发明的一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器， 该滤波器包括50欧姆阻抗输入端口P1、输入内部接口C1、接口输入电感C2、第 一交叉耦合带状线C6、第二交叉耦合带状线C7、第一双模谐振腔B1第一带状线 C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第三带状线C14、第 一双模谐振腔B1第四带状线C15；第二双模谐振腔B2第一带状线C8、第二双模 谐振腔B2第二带状线C9、第二双模谐振腔B2第三带状线C17、第二双模谐振腔 B2第四带状线C18；第三双模谐振腔B3第一带状线C10、第三双模谐振腔B3第 二带状线C11、第三双模谐振腔B3第三带状线C19、第三双模谐振腔B3第四带 状线C20，连接第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3的 第一连接带状线C5、第二连接带状线C16，输出接口电感C12、输出内部接口C13、 50欧姆阻抗输出端口P2。

50欧姆阻抗输入端口P1的中心设置输入内部接口C1，输入内部接口C1的另 一端与接口输入电感C2连接，接口输入电感C2的另一端与第一交叉耦合带状线 C6相连。

第一双模谐振腔B1第一带状线C3、第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第 一双模谐振腔B1第三带状线C14和第一双模谐振腔B1第四带状线C15构成第一 双模谐振腔B1。第一双模谐振腔B1第一带状线C3位于接口输入电感C2的上方， 二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第二带状线C4位于第一双模谐振腔B1第一 带状线C3的上方，二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第三带状线C14位于接口 输入电感C2的下方，二者相互耦合。第一双模谐振腔B1第四带状线C15位于第 一双模谐振腔B1第三带状线C14的下方二者相互耦合。

第一双模谐振腔B1第一带状线C3的另一端与第一连接带状线C5相连。第 一双模谐振腔B1第三带状线C14的另一端与第二连接带状线C16相连。

第二双模谐振腔B2第一带状线C8、第二双模谐振腔B2第二带状线C9、第 二双模谐振腔B2第三带状线C17和第二双模谐振腔B2第四带状线C18构成第二 双模谐振腔B2。在第一连接带状线C5的中间位置设置第二双模谐振腔B2第一带 状线C8，在第二连接带状线C16的中间位置设置第二双模谐振腔B2第四带状线 C18。第二双模谐振腔B2第二带状线C9位于第二双模谐振腔B2第一带状线C8 的上方，二者相互耦合；第二双模谐振腔B2第三带状线C17位于第二双模谐振腔 B2第四带状线C18下方，二者相互耦合。

第三双模谐振腔B3第一带状线C10、第三双模谐振腔B3第二带状线C11、 第三双模谐振腔B3第三带状线C19和第三双模谐振腔B3第四带状线C20构成第 三双模谐振腔B3。第一连接带状线C5的另一端与第三双模谐振腔B3第二带状线 C11相连，第三双模谐振腔B3第一带状线C10位于第三双模谐振腔B3第二带状 线C11的上方，二者相互耦合。第二连接带状线C16的另一端与第三双模谐振腔 B3第三带状线C19相连，第三双模谐振腔B3第四带状线C20位于第三双模谐振 腔B3第三带状线C19的下方，二者相互耦合。

输出接口电感C12位于第三双模谐振腔B3第三带状线C19的上方，两者相 互耦合；输出接口电感C12位于第三双模谐振腔B3第二带状线C11的下方，两 者相互耦合。

第二交叉耦合带状线C7位于第一交叉耦合带状线C6的正右侧，二者相互耦 合，第二交叉耦合带状线C7的另一端与输出接口电感C12相连。输出接口电感 C12的另一端与输出内部接口C13相连，输出内部接口C13的另一端被设置于50 欧姆阻抗输出端口P2的中心处。

结合图1，第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第一双模谐振腔B1第四带状 线C15、第二双模谐振腔B2第二带状线C9、第二双模谐振腔B2第三带状线C17、 第三双模谐振腔B3第一带状线C10和第三双模谐振腔B3第四带状线C20在背离 第一交叉耦合带状线C6的一侧分别接地。

结合图1，第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐振腔B3是 偶对称的几何形状；同时第一双模谐振腔B1、第二双模谐振腔B2和第三双模谐 振腔B3各自本身也是上下对称的几何形状。根据奇偶模的分析方法，合理调整双 模谐振腔的尺寸就能任意调整双模的谐振频率，当两种模式的谐振频率和耦合程 度得当时，就能够得到性能优良的滤波器。

结合图1，所述结构均采用低温共烧陶瓷工艺加工实现。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1

本发明的新型立体微型双模宽带滤波器的第一双模谐振腔B1第一带状线C3、 第一双模谐振腔B1第二带状线C4、第二双模谐振腔B2第一带状线C8和第二双 模谐振腔B2第二带状线C9和的尺寸分别为1.52mm×0.5mm、1.8mm×0.4mm、 1.8mm×0.5mm和1.9mm×0.6mm

本发明一种微型高性能双零点双模超窄带滤波器的尺寸仅为4.8mm×4.2mm ×1.5mm，其仿真性能可从图4看出，通带中心频率为2.75GHz，通带 2.71GHz～2.78GHz，相对带宽很窄仅为3.5％，通带内最小插入损耗为2dB，输入 端口回波损耗均优于17.7dB，带外产生了两个零点，带外抑制较好。