CN107508018B - 一种多层超宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波通讯系统领域，尤其涉及一种多层陶瓷超宽频高通滤波器。一种多层陶瓷滤波器，包括外电极、内电极、多个层叠在一起的片状陶瓷介质层；外电极由屏蔽接地的金属电极和输入输出的金属端电极构成；在各个片状陶瓷介质层平面上涂覆有内电极，内电极包括：2层屏蔽接地电极、4个带状导出线电极、2个蛇形接地电极，其中带状导出线电极及其与蛇形接地电极上下之间形成输入输出耦合电容，可调节带宽以及截止频率；通过内电极在不同片状陶瓷介质层上的结构优化，可在相同的滤波器体积上设计出不同电性能的滤波器，并有效提高工艺的一致性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及微波通讯系统领域，尤其涉及一种多层陶瓷超宽频高通滤波器。
背景技术
随着通信技术的迅速发展，人们对无线通信的要求不仅仅在于简单的语音交流，而是追求高清视频等大数据量和高保密性的无线通信系统。超宽带(UWB)无线通信技术以其系统结构简单、成本低、功耗小、传输速率高、保密性好等特点成为目前无线通信领域的一个研究热点。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)批准了UWB技术在短距离无线通信领域的应用，开放了3.1GHz到10.6GHz这一频段作为商用。UWB技术具有广阔的应用前景，例如高速无线个域网、无线以太接口链路、智能无线局域网等众多领域有着广泛的应用。作为UWB通信系统中的关键器件之一，超宽带滤波器但具有较高的设计难度。
目前实现超宽带滤波器的方法多种多样，为了实现如此宽的带宽一般需要很强的耦合，所以目前实现的大多超宽带滤波器采用的基板有较大介电常数或厚度较高，这对于微波应用会带来较大的信号延迟。而采用级联1/4波长谐振器的宽带滤波器又具有较大的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种多层超宽带滤波器，该超宽带滤波器依据改进型高低通串联等效电路，巧妙得利用三维空间布局，形成超宽带滤波器；大大地扩大了通带带宽，从而实现了超宽带滤波功能，解决了超宽带天线的接收端滤波问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种多层超宽带滤波器，该多层超宽带滤波器包括：
层叠体，层叠体由多层绝缘介质层组成，层叠体的表面设置有第一外部输入输出电极、第二外部输入输出电极、第一外部接地电极和第二外部接地电极；
第一屏蔽接地电极分别与第一外部接地电极和第二外部接地电极相连；第二屏蔽接地电极分别与第一外部接地电极和第二外部接地电极相连；第一蛇形输入输出电容片、第二蛇形输入输出电容片、第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片，4个蛇形输入输出电容片分别位于不同的绝缘介质层，4个蛇形输入输出电容片分别与第一屏蔽接地电极和第二屏蔽接地电极层间耦合形成输入输出电容C1以及自身的蛇形线等效的一个小电感L1，第一蛇形输入输出电容片和第二蛇形输入输出电容片与第一外部输入输出电极相连接，第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片与第二外部输入输出电极相连接；
第一蛇形接地电极和第二蛇形接地电极，两个蛇形接地电极通过细小的第一电感线条和第二电感线条与第一外部接地电极相连，形成等效的电感L2，且电感L2下端接地；两个蛇形接地电极与第一蛇形输入输出电容片、第二蛇形输入输出电容片、第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片形成耦合输入电容C2，且该两个蛇形接地电极设置的部分蛇形线构成上下耦合，再加上自身的等效电感效应，形成等效电感L3与等效电容C3；
层叠体由7层绝缘介质层组成，由下至上分别为第一绝缘介质层、第二绝缘介质层、第三绝缘介质层、第四绝缘介质层、第五绝缘介质层、第六绝缘介质层、第七绝缘介质层；所述的第一屏蔽接地电极设置在第一绝缘介质层的上表面，第二屏蔽接地电极设置在第六绝缘介质层的上表面；第一蛇形输入输出电容片位于第二绝缘介质层的上表面左侧，第二蛇形输入输出电容片位于第四绝缘介质层的上表面左侧；第三蛇形输入输出电容片位于第三绝缘介质层的上表面右侧；第四蛇形输入输出电容片位于第五绝缘介质层的上表面右侧；第一蛇形接地电极位于第三绝缘介质层的上表面左侧，第二蛇形接地电极位于第四绝缘介质层的上表面右侧。
作为优选方案，涂覆在各绝缘介质层上的各图案均为金属导体。
本发明通过采用新型的高低通串联耦合方式，利用LTCC器件里可立体布局的优势，设计具有好的通带特性、高的通带选择性和超高的阻带抑制效果特性的超宽带滤波器，该超宽带滤波器特别适合于应用在短距离无线通信中的超宽带通信系统中。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例的多层陶瓷滤波器的分解透视图；
图2是本发明多层陶瓷滤波器的外表面结构示意图；
图3是图1所示多层陶瓷滤波器的频率特性曲线图；
图4是根据本发明所实施的陶瓷滤波器的等效电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1和图2所示的一种多层超宽带滤波器，该多层超宽带滤波器包括：
层叠体201，层叠体201由多层绝缘介质层组成，层叠体201由7层绝缘介质层组成，由下至上分别为第一绝缘介质层101、第二绝缘介质层102、第三绝缘介质层103、第四绝缘介质层104、第五绝缘介质层105、第六绝缘介质层106、第七绝缘介质层107；层叠体201的表面设置有第一外部输入输出电极204、第二外部输入输出电极205、第一外部接地电极202和第二外部接地电极203；
第一屏蔽接地电极1011和第二屏蔽接地电极1061，所述的第一屏蔽接地电极1011和第二屏蔽接地电极1061分别设置在第一绝缘介质层101和第六绝缘介质层106的上表面，该两层屏蔽接地电极均与第一外部接地电极202和第二外部接地电极203相连；
第一蛇形输入输出电容片1021、第二蛇形输入输出电容片1043、第三蛇形输入输出电容片1031和第四蛇形输入输出电容片1051，第一蛇形输入输出电容片1021和第二蛇形输入输出电容片1043分别位于第二绝缘介质层102和第四绝缘介质层104的上表面左侧；第三蛇形输入输出电容片1031和第四蛇形输入输出电容片1051分别位于第三绝缘介质层103和第五绝缘介质层105的上表面右侧；4个蛇形输入输出电容片分别与第一屏蔽接地电极1011和第二屏蔽接地电极1061层间耦合形成输入输出电容C1以及自身的蛇形线等效的一个小电感L1(如图4)，第一蛇形输入输出电容片1021和第二蛇形输入输出电容片1043与第一外部输入输出电极204相连接，第三蛇形输入输出电容片1031和第四蛇形输入输出电容片1051与第二外部输入输出电极205相连接；
第一蛇形接地电极1034和第二蛇形接地电极1041，第一蛇形接地电极1034位于第三绝缘介质层103的上表面左侧，第二蛇形接地电极1041位于第四绝缘介质层104的上表面右侧。两个蛇形接地电极通过细小的第一电感线条1033和第二电感线条1042与第一外部接地电极202相连，形成等效的下地电感L2；两个蛇形接地电极与第一蛇形输入输出电容片1021、第二蛇形输入输出电容片1043、第三蛇形输入输出电容片1031和第四蛇形输入输出电容片1051形成耦合输入电容C2(如图4)，且该两个蛇形接地电极设置的部分蛇形线1032、1044构成上下耦合，再加上自身的等效电感效应，形成等效电感L3与等效电容C3(如图4)。
图1中，带斜线的阴影部分为金属导体，例如Ag、Cu、Au、或其它金属化合物等材料，通过印刷、蒸发涂覆等技术形成。
虽然已经参照较佳实施例具体图示和描述了本专利，但是本领域的技术人员将明白，在不违背本专利的精神与范围的情况下，可在形式和细节上作出其它变化。
Claims (2)
1.一种多层超宽带滤波器，其特征在于，该多层超宽带滤波器包括：
层叠体，层叠体由多层绝缘介质层组成，层叠体的表面设置有第一外部输入输出电极、第二外部输入输出电极、第一外部接地电极和第二外部接地电极；
第一屏蔽接地电极分别与第一外部接地电极和第二外部接地电极相连；第二屏蔽接地电极分别与第一外部接地电极和第二外部接地电极相连；第一蛇形输入输出电容片、第二蛇形输入输出电容片、第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片，4个蛇形输入输出电容片分别位于不同的绝缘介质层，4个蛇形输入输出电容片分别与第一屏蔽接地电极和第二屏蔽接地电极层间耦合形成输入输出电容C1以及自身的蛇形线等效的一个小电感L1，第一蛇形输入输出电容片和第二蛇形输入输出电容片与第一外部输入输出电极相连接，第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片与第二外部输入输出电极相连接；
第一蛇形接地电极和第二蛇形接地电极，两个蛇形接地电极通过细小的第一电感线条和第二电感线条与第一外部接地电极相连，形成等效的电感L2，且电感L2下端接地；两个蛇形接地电极与第一蛇形输入输出电容片、第二蛇形输入输出电容片、第三蛇形输入输出电容片和第四蛇形输入输出电容片形成耦合输入电容C2，且该两个蛇形接地电极设置的部分蛇形线构成上下耦合，再加上自身的等效电感效应，形成等效电感L3与等效电容C3；
层叠体由7层绝缘介质层组成，由下至上分别为第一绝缘介质层、第二绝缘介质层、第三绝缘介质层、第四绝缘介质层、第五绝缘介质层、第六绝缘介质层、第七绝缘介质层；所述的第一屏蔽接地电极设置在第一绝缘介质层的上表面，第二屏蔽接地电极设置在第六绝缘介质层的上表面；第一蛇形输入输出电容片位于第二绝缘介质层的上表面左侧，第二蛇形输入输出电容片位于第四绝缘介质层的上表面左侧；第三蛇形输入输出电容片位于第三绝缘介质层的上表面右侧；第四蛇形输入输出电容片位于第五绝缘介质层的上表面右侧；第一蛇形接地电极位于第三绝缘介质层的上表面左侧，第二蛇形接地电极位于第四绝缘介质层的上表面右侧。
2.根据权利要求1所述的一种多层超宽带滤波器，其特征在于，涂覆在各绝缘介质层上的各图案均为金属导体。
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