[发明专利]一种中心频率可调的带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种中心频率可调的带通滤波器，特别涉及一种由LTCC工艺制成的小尺寸独石型中心频率可调的带通滤波器，可应用于频率选择性要求较高的雷达系统。

背景技术

目前雷达系统中滤波电路对滤波器的要求非常高，既要保证在通带频率有足够低的插损，又要在通带边缘有足够大的抑制，还有诸如温度稳定性等可靠性方面的要求，同时尺寸还要足够小，以便电路板上能容纳其他数量众多的不同频段的滤波器以及其他元件。

现有的滤波器类型按制程主要有LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)滤波器、SAW(声表面波)滤波器、腔体滤波器、开关电容滤波器等，其中能满足小型化要求的主要是LTCC滤波器和SAW滤波器。

其中LTCC滤波器有如下优点：

1、陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性。根据配料的不同，LTCC材料的介电常数可以在很大范围内变动，配合使用高电导率的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因数，增加了电路设计的灵活性；

2、可以适应大电流及耐高温要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性，极大地优化了电子设备的散热设计，可靠性高，可应用于恶劣环境，延长了其使用寿命；

3、可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，免除了封装组件的成本，在层数很高的三维电路基板上，实现无源和有源的集成，有利于提高电路的组装密度，进一步减小体积和重量；

4、非连续式的生产工艺，便于成品制成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本；

5、节能、节材、绿色、环保已经成为元件行业发展势不可挡的潮流，LTCC也正是迎合了这一发展需求，最大程度上降低了原料，废料和生产过程中带来的环境污染。

LTCC以其优异的电子、机械、热力性能已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。但正是由于其独石型的结构一体化的封装，在带来良好的可靠性的同时，将内部电气结构完全固化，对应的电气响应也完全固化，这既是其可靠性稳定的优点，也在一定环境中成为了不足之处。比如生产过程中的工艺波动，导致整批产品中心频率偏移，虽然偏移几十MHz不算多，但对于雷达滤波电路的要求来说就差之毫厘失之千里了，由于LTCC制程不可逆，产品整批报废不可避免。又如客户应用环境变化，电路板布局变化等导致滤波器上板后周围电气环境变化，滤波器中心频率偏差，此时也无法再调整频率。

目前许多研究将多种不同的调节器件用于可调中心频率的带通滤波器设计，其中有几种典型方法。第一种是用变容二极管来改变谐振器的长度从而改变谐振频率，第二种是采用PIN二极管结构来设计可调带通滤波器，第三种是采用铁氧体元件来设计可调滤波器。这几种方法都需要引入额外元件，并且还需组装到LTCC滤波器上，增加了制程复杂性，并且无法小型化。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种中心频率可调的带通滤波器，以解决现有技术中由于需要增加额外元件来实现中心频率可调导致的制程复杂且滤波器无法小型化的技术问题。

本发明提供以下技术方案来解决上述技术问题：

一种中心频率可调的带通滤波器，包括陶瓷基体，具有上表面和下表面，所述陶瓷基体内部由上至下依次设有上层接地电极、上层谐振器、下层谐振器、交叉耦合层和下层接地电极；所述上表面和/或所述下表面上设有可调电极，所述可调电极与所述上层谐振器或所述下层谐振器电连接，并且，所述可调电极与所述上层接地电极、所述下层接地电极和所述交叉耦合层均绝缘，所述可调电极具有可调节的面积，从而通过改变所述可调电极的面积能够实现对所述带通滤波器的中心频率的调整。本发明通过在陶瓷基体的表面设置可调电极，并将可调电极与谐振器电连接，使得可调电极与上层接地电极之间存在一定的电容量，通过改变可调电极的面积，即可改变对地电容，进而调整滤波器的中心频率。在本方案中，可调电极的面积改变实现起来工艺难度小，不需要对滤波器内部结构进行调整，并且不需要引入其他元器件，即可实现中心频率的调整，使得中心频率本不符合要求的产品能够很容易变成合格品，大大地降低了成本。

优选地，所述可调电极通过金属导体与所述上层谐振器或所述下层谐振器电连接。

优选地，所述可调电极设于所述陶瓷基体的所述上表面上，并通过所述金属导体与所述上层谐振器电连接。将可调电极设于陶瓷基体的上表面，并与上层谐振器连接，在工艺上更易实现。