一種基于ltcc集總半集總結構高性能濾波器組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于濾波器組技術領域，具體涉及一種基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著移動通信、衛星通信及國防電子系統的微型化的迅速發展，高性能、低成本和小型化已經成為目前微波/射頻領域的發展方向，對微波濾波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些國防尖端設備中，現在的使用頻段已經相當擁擠，所以衛星通信等尖端設備向著毫米波波段發展，所以微波毫米波波段濾波器已經成為該波段接收和發射支路中的關鍵電子部件，描述這種部件性能的主要指標有:通帶工作頻率范圍、阻帶頻率范圍、通帶插入損耗、阻帶衰減、通帶輸入/輸出電壓駐波比、插入相移和時延頻率特性、溫度穩定性、體積、重量、可靠性等。然而在有的特殊情況下，對信號進行不同頻率的篩選提出了新的要求，所以濾波器組在這種情況系提供了穩定出色的應用。
[0003]低溫共燒陶瓷(LTCC)是一種電子封裝技術，采用多層陶瓷技術，能夠將無源元件內置于介質基板內部，同時也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無源/有源集成的功能模塊。LTCC技術在成本、集成封裝、布線線寬和線間距、低阻抗金屬化、設計多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現出眾多優點，已成為無源集成的主流技術。其具有高Q值，便于內嵌無源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優點，利用LTCC技術，可以很好的加工出尺寸小，精度高，緊密型好，損耗小的微波器件。由于LTCC技術具有三維立體集成優勢，在微波頻段被廣泛用來制造各種微波無源元件，實現無源元件的高度集成。基于LTCC工藝的疊層技術，可以實現三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有尺寸小、重量輕、性能優、可靠性高、批量生產性能一致性好及低成本等諸多優點。
[0004]如果只用一路濾波器，只能對一路信號進行一個頻段的篩選，然而如果采用濾波器組，在綜合高性能開關芯片，就可以實現不同頻段下的選擇與切換自如的同時實現高性能高效濾波。此外，實現相同的性能參數的濾波器，采用LTCC工藝所需體積通常會比傳統的實現工藝(如微帶線或帶狀線結構)要大得多，因而在工程應用上的優勢就凸顯出來，采用LTCC工藝實現，會在盡可能小的體積內，實現最優化的性能。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組，能對一路信號進行不同頻段下自如地篩選，并且插入損耗小、駐波性能好、帶外抑制高、體積小、重量輕、可靠性高、使用方便、適用范圍廣、成品率高、批量一致性好、造價低。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組，包括寬帶單刀雙擲開關芯片、第一濾波器和第二濾波器；單刀雙擲開關芯片的第一輸出端口和第二輸出端口分別連接到第一濾波器和第二濾波器的第一輸入端口和第二輸出端口，通過單刀雙擲開關芯片控制不同的通路工作。
[0007]進一步，單刀雙擲開關芯片包括信號輸入端口、第一開關輸出端口、第二開關輸出端口、第一輸出選擇控制端以及第二輸出選擇控制端。
[0008]進一步，第一濾波器包括50歐姆表貼結構的第一濾波輸入端口、第一濾波輸出端口、第一屏蔽層、第二屏蔽層、第一接地端、第二接地端、第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元、第四諧振單元、Z形級間耦合單元、第一屏蔽層和第二屏蔽層；第二諧振單元位于第一諧振單元的下方，第三諧振單元位于第二諧振單元的右側，第二諧振單元與第三諧振單元關于中軸平面對稱；第一屏蔽層和第二屏蔽層分別位于第一濾波器的上下最外側；第一諧振單元由第一電感和第一電容構成，第二諧振單元由第二電感和第二電容構成，第三諧振單元由第三電感和第三電容構成，第四諧振單元由第四電感和第四電容構成；第一電感的一端與第一電容的一端相連，另外一端接第一接地端，第一電容的另一端接地，同時，第一電感與第一電容的連接處連接第一輸入端口 ；第二電感和第三電感的一端接第一接地端，另外一端分別與第二電容和第三電容的一端連接，第二電容和第三電容的另一端接第二接地端；在第三諧振單元的上方是第四諧振單元，第四諧振單元與第一諧振單元左右對稱，Z形級間耦合單元位于四級諧振單元的上方。
[0009]進一步，第二濾波器包括50歐姆表貼的第二濾波輸入端口、第二濾波輸出端口、第三屏蔽層、第四屏蔽層、第三接地端、第四接地端、第五諧振單元、第六諧振單元、第七諧振單元、第八諧振單元；第五諧振單元由第五電感、第五一電容以及第五二電容構成、第二諧振單元由第六電感、第六一電容以及第六二電容構成、第三諧振單元由第七電感、第七一電容以及第七二電容構成、第四諧振單元由第八電感、第八一電容以及第八二電容構成；第五電感與第五一電容并聯后接第二濾波輸入端，第五電感另一端與第五二電容串聯后接地；第六電感與第六一電容串聯后與第六二電容并聯，并聯之后一端接第二濾波輸入端口，另一端接第三級諧振單元；第七電感與第七一電容并聯之后與接地的第七二電容相串聯；第八電感與第八一電容串聯后與第八二電容并聯，并聯的輸出端與濾波器的第二輸出端口相連；第三屏蔽層和第四屏蔽層分別位于第二濾波器上下最外側，且第三屏蔽層和第四屏蔽層均與第三接地端和第四接地端相連。
[0010]進一步，第一濾波器中的第一濾波輸入端口、第一濾波輸出端口、第一屏蔽層、第二屏蔽層、第一接地端、第二接地端、第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元、第四諧振單元、Z形級間耦合單元、第一屏蔽層和第二屏蔽層，以及第二濾波器中的第二濾波輸入端口、第二濾波輸出端口、第三屏蔽層、第四屏蔽層、第三接地端、第四接地端、第五諧振單元、第六諧振單元、第七諧振單元、第八諧振單元，均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。
[0011]本發明與現有技術相比，其顯著優點在于:(I)實現了濾波器頻率選擇性好、通帶響應平坦、過渡帶陡峭、帶外抑制好、回波損耗小、插入損耗小的優點；(2)實現了開關插損小，駐波好的優點；(3)本發明針對不同頻率通路采用了不同的結構實現，最大程度地優化了系統性能；(4)本發明體積小、重量輕、可靠性高、電性能優異、實現結構簡單、成本低、可實現大批量生產。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組的整體結構示意圖。
[0013]圖2是本發明中第一濾波器的結構示意圖。
[0014]圖3是本發明中第二濾波器的結構示意圖。
[0015]圖4是本發明仿真實驗中第一濾波器所在支路導通時的兩個輸出端口的S參數幅頻特性曲線圖。
[0016]圖5是本發明仿真實驗中第一濾波器所在支路導通時的輸入端口的駐波特性曲線圖。
[0017]圖6是本發明仿真實驗中第二濾波器所在支路導通時的兩個輸出端口的S參數幅頻特性曲線圖。
[0018]圖7是本發明仿真實驗中第二濾波器所在支路導通時的輸入端口的駐波特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]容易理解，依據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神的情況下，本領域的一般技術人員可以想象出本發明基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組的多種實施方式。因此，以下【具體實施方式】和附圖僅是對本發明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發明的全部或者視為對本發明技術方案的限制或限定。
[0020]結合圖1、圖2、圖3，本發明一種基于LTCC集總半集總結構高性能濾波器組，包括寬帶單刀雙擲開關芯片Switch、第一濾波器Filterl和第二濾波器Filter2。單刀雙擲開關芯片Switch的第一輸出端口 RFOutl和第二輸出端口 RF0ut2分別連接到第一濾波器Filterl和第二濾波器Filter2的第一輸入端口 Inl和第二輸出端口 In2，通過單刀雙擲開關芯片Switch控制不同的通路工作，從而實現自由選頻。
[0021]單刀雙擲開關芯片Switch包括信號輸入端口 RFIn、第一開關輸出端口 RFOutl、第二開關輸出端口 RF0ut2、第一輸出選擇控制端Vl以及第二輸出選擇控制端V2。
[0022]第一濾波器Filterl和第二濾波器Filter2總體結構不同，工作在不同的頻段上，但都是采用了 LTCC工藝技術實現。
[0023]第一濾波器Filterl包括50歐姆表貼結構的第一濾波輸入端口 In1、第一濾波輸出端口 Outl、第一屏蔽層Sdl、第二屏蔽層Sd2、第一接地端Gndl、第二接地端Gnd2、第一諧振單元、第二諧振單元、第三諧振單元、第四諧振單元、Z形級間親合單元Zl、第一屏蔽層Sdl和第二屏蔽層Sd2 ;第二諧振單元位于第一諧振單元的下方，第三諧振單元位于第二諧振單元的右側，第二諧振單元與第三諧振單元關于中軸平面對稱；第一屏蔽層Sdl和第二屏蔽層Sd2位于第一濾波器Filterl的上下最外側。
[0024]每級諧振單元均由集總的電感和電容構成，第一諧振單元由第一電感LI和第一電容Cl構成，第二諧振單元由第二電感L2和第二電容C2構成，第三諧振單元由第三電感L3和第三電容C3構成，第四諧振單元由第四電感L4和第四電容C4構成；第一電感LI的一端與第一電容Cl的一端相連，另外一端接第一接地端Gndl，第一電容Cl的另一端接地，同時，第一電感LI與第一電容Cl的連接處連接第一輸入端口 Inl ;第二電感L2和第三電感L3的一端接第一接地端Gndl，另外一端分別與第二電容C2和第三電容C3的一端連接，第二電容C2和第三電容C3的另一端接第二接地端Gnd2 ;在第三諧振單元的上方是第四諧振單元，第四諧振單元與第一諧振單元左右對稱，Z形級間耦合單元Zl位于四級諧振單元的上方。
[0025]第二濾波器Filter2包括50歐姆表貼的第二濾波輸入端口 In2、