[发明专利]一种基于陶瓷介质谐振器的巴伦滤波器

说明书

本发明公开了一种基于陶瓷介质谐振器的巴伦滤波器，包括七个谐振腔，分别为第一至七谐振腔。第四谐振腔分别通过窗口与第一、三、五、六谐振腔连通，同时第一谐振腔通过窗口与第二、七谐振腔连通；第四至六谐振腔与第一至三、五至六窗口分别在其下表面向上开设开口朝下的盲孔，用于频率调谐；第一、五、六谐振腔分别在其上表面向下开设开口朝上的盲孔，用于端口信号的馈入。本发明通过陶瓷谐振腔实现了巴伦滤波器的小型化、一体化设计，易于加工成型且成本低。在通带中引入零点，使滤波器能工作于两个频段，在滤除其他干扰信号的同时兼容所需传输的通信频段的信号。此外，在通带外引入两个零点，使通带外有较大抑制，进一步提高了滤波器的频带选择特性。

技术领域

本发明属于移动通讯技术领域，具体涉及滤波器领域，特别涉及一种基于陶瓷介质谐振器的巴伦滤波器。

背景技术

在无线通信行业快速发展的环境下，射频前端的性能对于无线通信系统起着至关重要的作用。在射频前端中，无源器件的研究与发展正面临着挑战与机遇，无源器件正朝着微型化、商性能、低成本、稳定性好、可靠性高等方向发展。

巴伦(Balun)是平衡非平衡转换器(Balanced to unbalanced transformer)的简称，广泛应用于天线、倍频器、平衡混频器、推挽放大器等器件。在射频收发系统中，为了扩大系统的动态范围、提高信噪比，需要将不平衡信号通过巴伦转换成两个平衡信号，巴伦是H端口网络的器件，包括一个不平衡输入端口与两个平衡输出端口，输出的两个平衡信号幅度相同，相位差为180°，应用于差分电路，可有效地提高系统抗干扰能力，近年来朝着微型化、高性能方向发展。随着频谱资源的日益紧张，频带划分的精细，滤波器的设计指标，例如插入损耗、带外抑制、带内平坦度等，具有更高的要求。在很多的收发系统中，采用的还是巴伦与滤波器分别独立设计在电路板上，这样不但会増大设计尺寸，而且还会增加级间串扰，影响系统性能。而巴伦滤波器作为新型微波器件集成了巴伦与滤波器的功能，同时具备平衡转换与滤除杂波的性能，并且大大减小设计尺寸和级间串扰，使系统更加稳定。

介质腔体滤波器是由介质谐振器构成的。其实早在1939年，R.D.Richtmyer已经展示了被他称作介质谐振器的非金属化介质物体可以产生和金属腔体同样的作用。然而，介质材料在微波电路领域的实际应用仅仅在十九世纪六十年代后期才出现，这是由于当时技术的限制，介质材料在微波领域的性能并不是很好，温度漂移系数比较大，不适合应用于实际项目以及大规模的生产中。近年来，由于在陶瓷材料技术方面的重大突破，介质材料在腔体谐振器和滤波器的稳定性和小型化方面取得了很大的进展，因此，介质谐振器和滤波器也被越来越广泛的应用于实际项目中，尤其是应用于基站射频前端的介质腔体滤波器的发展受到了越来越多的关注。微波介质材料作为一种高介电常数、高品质因数和稳定的温度系数的微波陶瓷材料，基于微波陶瓷材料设计的巴伦滤波器能克服传统的印刷电路板技术器件占用面积大的问题，实现巴伦滤波器的小型化。

文献“Design of a substrate integrated waveguide balun filter based onthree-port coupled resonator circuit model”报道了一种基于SIW技术的巴伦滤波器。利用SIW中TE102模式固有的场分布特性，可以有效地将单端输入信号转换成等幅反相的输出信号。相对于采用PCB和LTCC技术的设计而言，SIW技术实现的谐振器Q值有所改善，该巴伦滤波器测试通带插损为(3+1.4)dB，但两个输出端口的信号幅度差值高达1.5dB，不平衡的输出使得它难以满足通信系统的需要。

文献“Analysis and design of new single-to-balanced multicoupled linebandpass filters using low-temperature co-fired ceramic technology”报道了一种基于LTCC技术的耦合线巴伦滤波器。虽然LTCC技术有利于减小器件尺寸，便于和其他器件集成封装使用。但其测试通带插损高达(3+3.3)dB，输出端口相位差为180°±8°的电气性能会造成整个系统性能恶化。