[发明专利]一种基于LTCC的小型化X波段带通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种带通滤波器，更具体地说，涉及一种基于LTCC工艺的小型化X波段带通滤波器设计方法。

背景技术

微波滤波器是微波系统中控制系统频率响应特性的二端口网络，其性能直接影响整个系统的性能。传统的滤波器多采用微带或谐振腔形式实现，虽能实现低损耗，但往往具有较大的平面尺寸。现代通讯系统对期间的小型化和高性能的要求不断提高，为了解决器件的尺寸与传输特性之间的矛盾，Yasushi Horri等人在2005年提出了多层(Multilayered，ML)CRLH TL结构。ML TL结构使得电磁波沿垂直于水平面的竖直方向传播，并用垂直于传播方向的水平平行板电容取代平面微带线结构中常用的平面电容，将电磁波的传输方向和模型尺寸变化方向分别放在两个维度。这样的ML TL结构最大的优点在于可以在较大的电长度下得到较小的物理尺寸和较短的传输线长度。

低温共烧陶瓷(LTCC)是电子封装技术的一种，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内埋置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无缘/有缘集成的功能模块。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及优良的高频性能等方面都显现出众多优点，已成为无源集成的主流技术。近年来在微波领域的应用受到越来越多的关注，具有高Q值，便于内嵌无源器件，散热性好，可靠性高，耐高温，冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小，精密度高，紧密性好，损耗小的微波器件。

发明内容

本发明的目的在于提出一种尺寸小、紧密性好、通带内插入损耗小和带外抑制度高的新型的小型化X波段LTCC带通滤波器的设计方法，基于LTCC工艺，利用多层复合左右手传输线结构实现等效集总参数元件，并设计了上下边带传输零点。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种基于LTCC的小型化X波段LTCC带通滤波器，包括一个上下前后四个面有接地金属外壳，其中接地金属外壳的上下面通过金属过孔连接；接地金属外壳内部上下平行设置七块水平设置的金属板，所述七块金属板包括七块尺寸相同的平板，自下而上分别命名第一平板至第七平板；第一平板连接的输入端带状线、第七平板连接的输出端带状线，分别通过穿过金属外壳的金属过孔引到微带线，以微带线形式输入输出；接地金属外壳内器件周围和接地金属外壳下方微带线及金属过孔周围填充陶瓷介质材料。

本发明进一步的技术方案是，所述上下平行设置的七块金属平板中，第一平板除连接输入带状线外，同时连接与接地金属外壳前面相连的第一前向金属线；第二平板连接与接地金属外壳前面相连的第二前向金属线；第三平板连接与接地金属外壳后面相连的第一后向金属线；第五平板连接与接地金属外壳后面相连的第二后向金属线；第六平板连接与接地金属外壳前面相连的第三前向金属线，所述第三前向金属线与第二前向金属线呈上下平行设置，通过两个金属过孔相连；所述第七平板除连接输入带状线外，同时连接与接地金属外壳前面相连的第四前向金属线。

所述的相邻平板实现左手串联电容；前向金属线、后向金属线实现左手并联电感。所述连接前向金属线的金属过孔实现了上边带传输零点；相邻前向金属线之间的电容耦合实现了下边带传输零点。

所述连接输入、输出端带状线和微带线的金属过孔与连接金属接地外壳上下面的金属过孔形成准同轴线结构，使异面的馈源端口转换为共面端口。

本发明的有益效果是：与现有发明比较，本发明基于LTCC工艺，提出了一种结构简单、尺寸更小、通带内插入损耗更小、带外抑制度更高的X波段带通滤波器的设计方法。本发明采用了多层复合左右手传输线结构，将电磁场的传输方向和模型尺寸变化方向分别放在两个维度，有效的减小了器件的尺寸；同时基于LTCC工艺，多层传输线结构等效集总参数元件，设计出的上下边带的传输零点，很好的改善了带外抑制和高频性能。

附图说明

图1为本发明所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的结构示意图；

图2为本发明所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的前视图；

图3为本发明所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的俯视图；

图4为本发明所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的左视图；

图5为本发明具体实施方式所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的幅频特性仿真结果；

图6为本发明具体实施方式所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的群时延特性仿真结果；

图7为本发明所述基于LTCC的小型化X波段带通滤波器的周期单元等效电路图。