高阻带抑制微型微波中频带通滤波器 【技术领域】
本发明属于用于微波毫米波通信、数字雷达、单兵卫星移动通信终端、军用与民用多模和多路通信系统终端、机载、弹载、宇航等无线通信系统中的电子部件,特别是一种高阻带抑制微型微波中频带通滤波器。
背景技术
在微波毫米波通信、雷达等系统中,尤其是移动手持式无线通信终端和单兵卫星移动通信终端及军用与民用多模和多路通信系统终端、机载、弹载、宇航通信系统中,高阻带抑制微型微波中频带通滤波器是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技术指标有:通带工作频率范围、阻带频率范围、通带输入/输出电压驻波比、通带插入损耗、阻带衰减、形状因子、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。常规的设计和制造方法在微波频率低端(300MHz~1GHz),由于波长较长(波长0.3米到1米。),滤波器的体积与工作波长成正比,因此体积较大(一般约为45mm×32mm×8mm),而采用声表面波滤波器技术,虽然体积可以减小,但其电性能却有温度漂移缺点,而且成本高、插入损耗较大,在温度稳定性要求高和插入损耗要求低的应用场合均受到很大限制。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、可靠性高、温度性能稳定好、电性能优异、成品率高、批量电性能一致性好、成本低的高阻带抑制微型微波中频带通滤波器。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种高阻带抑制微型微波中频带通滤波器,包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口、输入电感、第一级并联谐振单元、第一级间耦合电容、第一零点设置电路、第二级间耦合电容、第二级并联谐振单元、第三级间耦合电容、第二零点设置电路、第四级间耦合电容、第三级并联谐振单元、输出电感、表面安装的50欧姆阻抗输出端口和接地端;输入端口与输入电感连接,输出端口与输出电感连接,该输出电感与输入电感之间并联第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元和第三级并联谐振单元,在第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间串联第一级间耦合电容、第二级间耦合电容),在第一级间耦合电容和第二级间耦合电容之间串联第一零点设置电路;第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间串联第三级间耦合电容、第四级间耦合电容,在第三级间耦合电容和第四级间耦合电容之间串联第二零点设置电路;所述的第一级并联谐振单元、第二级并联谐振单元和第三级并联谐振单元分别接地。
本发明与现有技术相比,其显著优点:(1)体积小、重量轻、可靠性高;(2)电性能优异,如通带插损低、阻带抑制高;(3)电性能温度稳定性高;(4)电路实现结构简单;(5)电性能一致性好,可实现大批量生产;(6)成本低;(7)使用安装方便,可以用全自动贴片机安装和焊接;(8)特别适用于火箭、机载、弹载、宇宙飞船、单兵移动通信终端等无线通信手持终端中,以及对体积、重量、性能、可靠性有苛刻要求的相应系统中。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
图1是本发明的电原理图。
图2是本发明的外形及内部结构示意图。
图3是本发明的并联谐振单元结构示意图。
图4是本发明的实施例的实物照片。
图5是本发明实施例的主要性能测试结果。
【具体实施方式】
结合图1、图2、图3,本发明一种高阻带抑制微型微波中频带通滤波器,包括表面安装的50欧姆阻抗输入端口P1,输入电感L4,第一级并联谐振单元L1、C1,第一级间耦合电容C4,第一零点设置电路L12、C12,第二级间耦合电容C5,第二级并联谐振单元L2、C2,第三级间耦合电容C6,第二零点设置电路L23、C23,第四级间耦合电容C7,第三级并联谐振单元L3、C3,输出电感L5,表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2和接地端;输入端口P1与输入电感L4连接,输出端口P2与输出电感L5连接,该输出电感L5与输入电感L4之间并联第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2和第三级并联谐振单元L3、C3,在第一级并联谐振单元L1、C1与第二级并联谐振单元L2、C2之间串联第一级间耦合电容C4、第二级间耦合电容C5,在第一级间耦合电容C4和第二级间耦合电容C5之间串联第一零点设置电路L12、C12;第二级并联谐振单元L2、C2与第三级并联谐振单元L3、C3之间串联第三级间耦合电容C6、第四级间耦合电容C7,在第三级间耦合电容C6和第四级间耦合电容C7之间串联第二零点设置电路L23、C23;所述的第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2和第三级并联谐振单元L3、C3分别接地。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器中,表面安装的50欧姆阻抗输入端口P1一端接输入信号,输入端口P1另一端接输入电感L4的一端,第一级并联谐振单元L1、C1由第一电感L1和第一电容C1并联而成,第一级并联谐振单元L1、C1的一端分别与输入电感L4的另一端和第一级间耦合电容C4的一端连接,第一级并联谐振单元L1、C1的另一端与接地端相连;第一零点设置电路L12、C12由第一零点电感L12和第一零点电容C12并联而成,所述的第一级间耦合电容C4的另一端连接第一零点设置电路L12、C12的一端,第一零点设置电路L12、C12的另一端接第二级间耦合电容C5的一端,第二级间耦合电容C5的另一端分别连接第二级并联谐振单元L2、C2的一端和第三级间耦合电容C6的一端,第二级并联谐振单元L2、C2由第二电感L2和第二电容C2并联而成,第二级并联谐振单元L2、C2的另一端接地,所述的第三级间耦合电容C6的另一端与第二零点设置电路L23、C23连接,第二零点设置电路L23、C23由第二零点电感L23和第二零点电容C23并联而成,第二零点设置电路L23、C23的另一端与第四级间耦合电容C7的一端连接,该第四级间耦合电容C7的另一端分别连接第三级并联谐振单元L3、C3的一端和输出电感L5一端,第三级并联谐振单元L3、C3由第三电感L3和第三电容C3并联而成,第三级并联谐振单元L3、C3的另一端接地,输出电感L5的另一端与输出端口P2的一端连接,输出端口P2的另一端输出信号。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器中,所有的输入端口P1、输入电感L4、第一级并联谐振单元L1、C1、第一级间耦合电容C4、第一零点设置电路L12、C12、第二级间耦合电容C5、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级间耦合电容C6、第二零点设置电路L23、C23、第四级间耦合电容C7、第三级并联谐振单元L3、C3、输出电感L5、输出端口P2和接地端均采多层用低温共烧陶瓷工艺实现,其中输入电感L4、输出电感L5、第一零点电感L12、第二零点电感L23均采用分布参数的带状线实现,三个并联谐振单元C1、L1,C2、L2,C3、L3采用五层折叠耦合带状线实现,如图3。第一零点电容C12和第二零点电容C23均采用第一与第二级并联谐振单元L1、C1,L2、C2、第二与第三级并联谐振单元L2、C2,L3、C3之间空间耦合和分布参数电容实现,第一、二、三、四级间耦合电容C4、C5、C6、C7采用介质平板电容和分布参数电容实现。高阻带抑制微型微波中频带通滤波器的尺寸(1×w×d)为:4.5mm×3.2mm×1.5mm,重量小于0.1克。外形及内部结构示意图参见图2。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器的第一级并联谐振单元L1、C1、第二级并联谐振单元L2、C2、第三级并联谐振单元L3、C3采用分布参数五层折叠耦合带状线结构实现(参见图2和图3),其中每层带状线一端悬空,另一端接地。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器的第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间第一零点设置电路L12、C12中,第一零点设置电路中电感L12,采用分布参数的带状线实现,第一并联谐振单元与第二并联谐振单元之间第一零点设置电路中耦合电容C12采用第一和第二两个并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电容实现,第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间第二零点设置电路L23、C23中,第二零点设置电路中电感L23,采用分布参数的带状线实现,第二并联谐振单元与第三并联谐振单元之间第一零点设置电路中耦合电容C23采用第二和第三两个并联谐振单元之间空间耦合和分布参数电容实现。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器的工作原理如下:输入的宽频带微波信号经输入端口P1通过输入电感L4到达第一级并联谐振单元L1、C1中L1和C1相连接的一端及第一级间耦合电容C4的一端,在第一级并联谐振单元L1、C1的一端,所述的宽频带微波信号中,在第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第一级间耦合电容C4进入第一级并联谐振单元与第二级并联谐振单元之间第一零点设置电路L12、C12,其余非第一并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第一级并联谐振单元L1、C1中地L1和C1接地,实现第一级滤波,第一零点设置电路L12、C12的并联谐振频率附近的阻带微波信号(即第一零点频率附近微波信号),因呈现高阻抗被抑制,非第一零点附近的微波频率信号通过第一零点设置电路L12、C12中的L12和C12到达第二级间耦合电容C5的一端,通过第二级间耦合电容C5到达第二级并联谐振单元L2、C2中L2和C2相连接的一端及第三级间耦合电容C6的一端,经过第一级滤波和第一零点设置电路的微波信号,在第二并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第三级间耦合电容C6进入第二级并联谐振单元与第三级并联谐振单元之间第二零点设置电路L23、C23,其余非第二并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第二级并联谐振单元L2、C2中的L2和C2接地,实现第二级滤波,第二零点设置电路L23、C23的并联谐振频率附近的阻带微波信号(即第二零点频率附近微波信号),因呈现高阻抗被抑制,非第二零点附近的微波频率信号通过第二零点设置电路L23、C23中的L23和C23到达第四级间耦合电容C7的一端,通过第四级间耦合电容C7到达第三级并联谐振单元L3、C3中L3和C3相连接的一端及输出电感L5的一端,经过第一级滤波、第二级滤波、第一零点设置电路和第二零点设置电路的微波信号,在第三并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过输出电感L5接表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的一端,其余非第三并联谐振单元谐振频率附近的微波信号通过第三级并联谐振单元L3、C3中的L3和C3接地,实现第三级滤波,经过第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第一零点设置电路和第二零点设置电路的微波信号,通过表面安装的50欧姆阻抗输出端口P2的另一端输出,从而实现高阻带抑制微波中频带通滤波功能。
本发明高阻带抑制微型微波中频带通滤波器由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现,是低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成,所以具有非常高的可靠性和温度稳定性,由于结构采用三维立体集成和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装,从而使体积大幅减小。
高阻带抑制微型微波中频带通滤波器实施例的实物照片及尺寸参见图4,高阻带抑制微型微波中频带通滤波器实施例的主要性能测试结果参见图5。