專利名稱：微型WiFi帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種微型WiFi帶通濾波器，適用于各種手持終端通信系統(tǒng)中，包括藍(lán) 牙系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，支持IEEE802. llb/g的無線局域網(wǎng)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，速 度達(dá)到54Mbp/s ；為了適應(yīng)這種高速傳輸系統(tǒng)，無線局域網(wǎng)技術(shù)對系統(tǒng)性能要求比較高，也 就要求作為重要元件的帶通濾波器性能指標(biāo)高，使它能夠抑制工作頻率范圍以外的諧波信 號，而工作頻率范圍內(nèi)的信號損耗小。帶通濾波器元件的小型化是無線通信系統(tǒng)不可阻擋 的趨勢，目前的微型WiFi帶通濾波器的尺寸較大，越來越不能滿足人們的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的微型WiFi帶通濾波器的尺寸較大的缺點，本發(fā)明 采用LTCC技術(shù)，利用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將微型WiFi帶通濾波器的尺寸降到最小。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種微型WiFi帶通濾波器，濾波器包 括基體、設(shè)置在基體外的接地端頭、第一輸入/輸出端頭、第二輸入/輸出端頭和設(shè)置在基 體內(nèi)的電路層，各電路層平行設(shè)置，電路層依次包括第一層包括兩個相互連接的螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，即第一螺旋狀金屬平面導(dǎo) 電體和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，兩個螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體的連接處與接地端頭連 接；第二層包括第一輸入/輸出端口、第二輸入/輸出端口和相互連接的第一跨接電 容基片、第二跨接電容基片，第一輸入/輸出端口和第二輸入/輸出端口分別與第一輸入/ 輸出端頭和第二輸入/輸出端頭連接；第三層包括第一接地電容基片和第二接地電容基片，第一接地電容基片通過第一 連接金屬導(dǎo)電柱與第一層的第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體中心點電連接，第二接地電容基 片，通過第二連接金屬導(dǎo)電柱，與第一層的第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，中心點電連接，，第 一連接金屬導(dǎo)電柱和第二連接金屬導(dǎo)電柱均與第二層電絕緣，第一接地電容基片與第二層 的第一輸入/輸出端口形成輸入/輸出耦合電容，第二接地電容基片與第二層的第二輸入/ 輸出端口形成輸入/輸出耦合電容，第一接地電容基片和第二接地電容基片與第一跨接電 容基片和第二跨接電容基片構(gòu)成交叉電容；第四層為一個長方形第一接地基片，第一接地基片與接地端頭電連接，第一接地 基片，分別與第一接地電容基片，和第二接地電容基片，形成接地電容；第五層為一個長方形第三接地電容基片，第三接地電容基片與第一輸入/輸出端 頭電連接，第三接地電容基片與第一接地基片形成接地電容；第六層為一個螺旋狀的第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體外側(cè) 一端與第一輸入/輸出端頭電連接；
第七層為一個長方形的第二接地基片，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體的中心點通過第 三接地金屬導(dǎo)體柱與第二接地基片電連接，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體與第三接地電容基片 和第二接地基片形成的接地電容構(gòu)成接地的諧振器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括所述的接地端頭設(shè)有兩個，兩個接地端頭在基體外側(cè)對稱分布。所述的接地端頭在基體的上表面和下表面留有突出部分。所述的第七層中的第二接地基片與第四層中的第一接地基片形狀相同。所述的基體外側(cè)設(shè)有標(biāo)示點。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用低溫共燒技術(shù)實現(xiàn)的微型帶通濾波器，可以 實現(xiàn)帶內(nèi)低插損，帶外高抑制，特別是對鏡像頻率抑制高的特點，還有高品質(zhì)因數(shù)，高穩(wěn)定 性，適合于大規(guī)模的生產(chǎn)，成本低等優(yōu)點，另外還為電子產(chǎn)品的小型化提供了前提。本發(fā) 明以LTCC技術(shù)作為重要的支持，可以使微型帶通濾波器的尺寸一路縮小，從之前LTCC帶 通濾波器3225尺寸(3. 2mm*2. 5mm)到后來的3216尺寸(3. 2mm* 1. 6mm)，再到2012尺寸 (2. 0mm* 1. 2mm)，甚至可以達(dá)到1608尺寸(1. 6mm*0. 8mm)，而且還能保持性能不受影響。下面將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明微型帶通濾波器外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明微型帶通濾波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖3為本發(fā)明微型帶通濾波器等效電路示意圖。圖4為本發(fā)明微型帶通濾波器第一層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明微型帶通濾波器第二層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明微型帶通濾波器第三層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明微型帶通濾波器第四層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明微型帶通濾波器第五層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明微型帶通濾波器第六層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明微型帶通濾波器第七層電路層平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明微型帶通濾波器的散射參數(shù)(S-Parameters)曲線圖。圖中，1-第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，2-第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，3-第一連 接金屬導(dǎo)電柱，4-第二連接金屬導(dǎo)電柱，5-第一跨接電容基片，6-第二跨接電容基片，7-第 一輸入/輸出端口，8-第二輸入/輸出端口，9-第一接地電容基片，10-第二接地電容基片， 11-第三接地電容基片，12-第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體，13-第一接地基片，14-第三接地金 屬導(dǎo)體柱，15-第一輸入/輸出端頭，16-第二輸入/輸出端頭，17-第一接地端頭，18-第二 接地端頭，19-標(biāo)示點，20-基體，21-第二接地基片。
具體實施例方式本實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實施例相同或近 似的，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。低溫陶瓷共燒技術(shù)(即LTCC)是指在溫度低于1000°C的條件下，可以采用高導(dǎo)電率的金、銀、銅等金屬作為導(dǎo)電介質(zhì)，將所有的電路層疊在一起進(jìn)行一次性燒結(jié)，形成電器 元件。這樣做不但可以節(jié)省時間，降低成本，而且電介質(zhì)不易氧化，不需要電鍍保護(hù)，大幅度 的減小了電路的尺寸。低溫陶瓷共燒技術(shù)(LTCC)制成的帶通濾波器結(jié)構(gòu)多是基于LC低通 濾波器電路設(shè)計來實現(xiàn)的，這是因為LTCC無源器件尺寸很小(Imm 5mm)，而且所用介質(zhì) 材料的相對介電常數(shù)比較高(介電常數(shù)通?？梢赃_(dá)到7 15)，所以在設(shè)計工作頻率低于 3GHz的LTCC無源濾波器時，主要考慮的是電感L和電容C的實現(xiàn)問題。本發(fā)明中電容是采 用“金屬-絕緣體_金屬”的形式，也可以利用邊緣電容耦合來實現(xiàn)電容，特別是交指形電 容。大電感一般由線圈構(gòu)成，可以是平面螺旋線圈，也可以是層疊型線圈，又或者是蛇形線 (Meander-line)。請參看附圖1，本發(fā)明主要包括長方體形的基體20，基體20為高介電常數(shù)的陶瓷 材料，在基體20左右兩端設(shè)置有第一輸入/輸出端頭15 (等效于電路中的第一輸入/輸出 端Pl)和第二輸入/輸出端頭16 (等效于電路中的第二輸入/輸出端P2)，在基體20前后 兩側(cè)設(shè)有第一接地端頭17和第二接地端頭18，本實施例中，第一輸入/輸出端頭15和第 二輸入/輸出端頭16都是采用導(dǎo)電漿料浸沾以及進(jìn)行電鍍上錫形成，第一接地端頭17和 第二接地端頭18是采用導(dǎo)電漿料印刷以及進(jìn)行電鍍上錫形成。本發(fā)明中的標(biāo)示點19(即 Mark點)采用特殊顏色的釉料印刷并與基體一起共燒成型形成的，其是為了識別產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 的底面和正面。本實施例中，為了保證產(chǎn)品接地焊接性，第一接地端頭17和第二接地端頭 18必須在基體的上表面和下表面留有突出部分?；w20內(nèi)部設(shè)有電路層，形成如附圖3所 示的等效電路，請參看附圖3，本發(fā)明的等效電路中，兩端均可以作為輸入端，也均可以作為 輸出端，即第一輸入/輸出端Pl和第二輸入/輸出端P2，第一輸入/輸出端Pl上連接有電 容CCl，第二輸入/輸出端P2上連接有電容CC2，電容CCl和電容CC2是輸入/輸出耦合電 容，影響此款濾波器的回波損耗電容，起了匹配的作用，電容CCl和電容CC2之間串接有電 容C12，電容C12是交叉耦合電容，電容C12的大小決定兩個帶外傳輸零點的位置。第一輸 入/輸出端Pl與地之間串接有電容C3，與電容C3并聯(lián)連接有螺旋傳輸線SL3，電容C3和螺 旋傳輸線SL3并聯(lián)構(gòu)成的接地諧振器枝節(jié)，引入了一個零點，增大帶通濾波器的帶外抑制。 電容CCl與地之間串接有電容Cl，與電容Cl并聯(lián)連接有微帶傳輸線SLl ；電容CC2與地之 間串接有電容C2，與電容C2并聯(lián)連接有微帶傳輸線SL2。電容Cl和電容C2是兩個接地電 容，電容Cl和電容C2是決定此款濾波器中心頻率的決定因素。請參看附圖2，本發(fā)明內(nèi)部共設(shè)有七層電路結(jié)構(gòu)請結(jié)合參看附圖4，第一層包括第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體1和第二螺旋狀金屬 平面導(dǎo)電體2，等效于附圖3中的微帶傳輸線SLl和微帶傳輸線SL2，第一螺旋狀金屬平面 導(dǎo)電體1和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體2之間的空間電磁耦合等效于微帶傳輸線SLl和微 帶傳輸線SL2之間的耦合M。第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體1和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體 2對稱分布并相互連接，其連接處與第一接地端頭17連接，即接地。第一螺旋狀金屬平面導(dǎo) 電體1和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體2形成了兩個相互的平面電磁耦合，第一螺旋狀金屬 平面導(dǎo)電體1和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體2的圈數(shù)和匝數(shù)直接決定了這個微型帶通濾波 器的中心頻率，第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體1和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體2的耦合是形 成帶通濾波器的關(guān)鍵，決定著通帶內(nèi)的插入損耗。但空間電磁耦合太大，會導(dǎo)致帶通濾波器 的過耦合；空間電磁耦合太小，也可導(dǎo)致帶通濾波器的欠耦合，其具體的圈數(shù)和匝數(shù)可根據(jù)
5實際需要通過實驗得出。請結(jié)合參看附圖5，第二層包括第一跨接電容基片5、第二跨接電容基片6、第一輸 入/輸出端口 7和第二輸入/輸出端口 8，第一跨接電容基片5和第二跨接電容基片6相互 連接形成兩個電容串聯(lián)構(gòu)成了微型帶通濾波器的跨接電容，第一輸入/輸出端口 7和第二 輸入/輸出端口 8分別與第一輸入/輸出端頭15和第二輸入/輸出端頭16連接。請結(jié)合參看附圖6，第三層包括第一接地電容基片9和第二接地電容基片10，第一 接地電容基片9通過第一連接金屬導(dǎo)電柱3與第一層的第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體1中心 點電連接；第二接地電容基片10通過第二連接金屬導(dǎo)電柱4與第一層的第二螺旋狀金屬平 面導(dǎo)電體2中心點電連接，其中，第一連接金屬導(dǎo)電柱3和第二連接金屬導(dǎo)電柱4均與第二 層電絕緣。第一接地電容基片9與第二層的第一輸入/輸出端口 7形成輸入/輸出耦合電 容，等效于附圖3中的電容CC1，第二接地電容基片10與第二層的第二輸入/輸出端口 8形 成輸入/輸出耦合電容，等效于附圖3中的電容CC2，兩個輸入/輸出耦合電容起到與外電 路進(jìn)行匹配作用。第一接地電容基片9和第二接地電容基片10與第一跨接電容基片5和 第二跨接電容基片6構(gòu)成交叉電容，等效于附圖3中電容C12。請結(jié)合參看附圖7，第四層為一個長方形第一接地基片13，第一接地基片13分別 與第一接地端頭17和第二接地端頭18電連接。第一接地基片13分別與第一接地電容基 片9和第二接地電容基片10形成接地電容，分別等效于附圖3中的電容Cl和電容C2。第 一接地基片13前后兩端的兩個矩形突出端13a與13b連接第一接地端頭17和第二接地端 頭18，并給LTCC帶通濾波器提供一個參考平面，它是利用精密的絲網(wǎng)印刷技術(shù)印制在陶瓷 介質(zhì)基板20上。請結(jié)合參看附圖8，第五層為一個長方形第三接地電容基片11，第三接地電容基 片11的矩形的突出端Ila與第一輸入/輸出端頭15電連接，第三接地電容基片11與第一 接地基片13形成接地電容。請結(jié)合參看附圖9，第六層為一個螺旋狀的第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體12，第三螺 旋狀金屬平面導(dǎo)體12外側(cè)一端與第一輸入/輸出端頭15電連接。等效于附圖3中的螺旋 傳輸線SL3。請結(jié)合參看附圖10，第七層形狀與第四層相同，為第二接地基片21，第三螺旋狀 金屬平面導(dǎo)體12的中心點通過第三接地金屬導(dǎo)體柱14與第二接地基片21電連接，形成接 地，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體12與第三接地電容基片11和第二接地基片21形成的接地電 容(等效于附圖3中的電容C3)構(gòu)成接地的諧振器。請參看附圖11，附圖11是本發(fā)明的散射參數(shù)(S-Parameters)曲線，包括回波損耗 曲線(Sll)和插入損耗曲線(S12)。從圖11中可以看出，帶外有三個傳輸零點，增加了濾波 器的帶外抑制，提高了濾波器的性能。本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)各個電容基片的長和寬來調(diào)整電容的大小，兩個平面電感為本 發(fā)明耦合能量的主體，決定了濾波器的中心工作頻率。本發(fā)明可取代傳統(tǒng)濾波器而廣泛應(yīng)用于通信等領(lǐng)域。本發(fā)明利用低溫共燒技術(shù)實現(xiàn)的微型帶通濾波器，可以實現(xiàn)帶內(nèi)低插損，帶外高 抑制，特別是對鏡像頻率抑制高的特點，還有高品質(zhì)因數(shù)，高穩(wěn)定性，適合于大規(guī)模的生產(chǎn)， 成本低等優(yōu)點，另外還為電子產(chǎn)品的小型化提供了前提。
權(quán)利要求
一種微型WiFi帶通濾波器，其特征是所述的濾波器包括基體、設(shè)置在基體外的接地端頭、第一輸入/輸出端頭、第二輸入/輸出端頭和設(shè)置在基體內(nèi)的電路層，各電路層平行設(shè)置，電路層依次包括第一層包括兩個相互連接的螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，即第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體和第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，兩個螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體的連接處與接地端頭連接；第二層包括第一輸入/輸出端口、第二輸入/輸出端口和相互連接的第一跨接電容基片、第二跨接電容基片，第一輸入/輸出端口和第二輸入/輸出端口分別與第一輸入/輸出端頭和第二輸入/輸出端頭連接；第三層包括第一接地電容基片和第二接地電容基片，第一接地電容基片通過第一連接金屬導(dǎo)電柱與第一層的第一螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體中心點電連接，第二接地電容基片，通過第二連接金屬導(dǎo)電柱，與第一層的第二螺旋狀金屬平面導(dǎo)電體，中心點電連接，，第一連接金屬導(dǎo)電柱和第二連接金屬導(dǎo)電柱均與第二層電絕緣，第一接地電容基片與第二層的第一輸入/輸出端口形成輸入/輸出耦合電容，第二接地電容基片與第二層的第二輸入/輸出端口形成輸入/輸出耦合電容，第一接地電容基片和第二接地電容基片與第一跨接電容基片和第二跨接電容基片構(gòu)成交叉電容；第四層為一個長方形第一接地基片，第一接地基片與接地端頭電連接，第一接地基片，分別與第一接地電容基片，和第二接地電容基片，形成接地電容；第五層為一個長方形第三接地電容基片，第三接地電容基片與第一輸入/輸出端頭電連接，第三接地電容基片與第一接地基片形成接地電容；第六層為一個螺旋狀的第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體外側(cè)一端與第一輸入/輸出端頭電連接；第七層為一個長方形的第二接地基片，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體的中心點通過第三接地金屬導(dǎo)體柱與第二接地基片電連接，第三螺旋狀金屬平面導(dǎo)體與第三接地電容基片和第二接地基片形成的接地電容構(gòu)成接地的諧振器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型WiFi帶通濾波器，其特征是所述的接地端頭設(shè)有兩 個，兩個接地端頭在基體外側(cè)對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型WiFi帶通濾波器，其特征是所述的接地端頭在基體的 上表面和下表面留有突出部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型WiFi帶通濾波器，其特征是所述的第七層中的第二接 地基片與第四層中的第一接地基片形狀相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的微型WiFi帶通濾波器，其特征是所述的基 體外側(cè)設(shè)有標(biāo)示點。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微型WiFi帶通濾波器，適用于各種手持終端通信系統(tǒng)中，包括藍(lán)牙系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)，其采用LTCC技術(shù)，利用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將微型WiFi帶通濾波器的尺寸降到最小。本發(fā)明利用低溫共燒技術(shù)實現(xiàn)的微型帶通濾波器，可以實現(xiàn)帶內(nèi)低插損，帶外高抑制，特別是對鏡像頻率抑制高的特點，還有高品質(zhì)因數(shù)，高穩(wěn)定性，適合于大規(guī)模的生產(chǎn)，成本低等優(yōu)點，另外還為電子產(chǎn)品的小型化提供了前提。
文檔編號H01P1/212GK101950834SQ20101029197
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者付迎華, 張 杰, 張立智, 朱圓圓, 梁啟新, 藍(lán)建偉, 賴定權(quán) 申請人:深圳市麥捷微電子科技股份有限公司