CN106410334A - 一种滤波器及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滤波器，所述滤波器包括：输入端口、输出端口、屏蔽盒、介质、至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及至少三层接地谐振单元；其中，所述半波长谐振单元和四分之一波长谐振单元并联在输入端口和输出端口之间；所述输入端口与第一层半波长谐振单元相连，所述输出端口与最后一层半波长谐振单元相连；所述半波长谐振单元两端悬空，所述四分之一波长谐振单元一端通过屏蔽盒接地，另一端悬空；所述接地谐振单元分别环绕所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元，所述接地谐振单元内侧悬空，外侧通过屏蔽盒接地。本发明还提供了一种滤波方法。

Description

一种滤波器及滤波方法

技术领域

本发明涉及毫米波段滤波技术领域，尤其涉及一种毫米波段窄带滤波器及毫米波段窄带滤波方法。

背景技术

随着微波通信、雷达系统的发展，移动手持式无线通信终端和单兵智能武器系统、航空、航天通信系统对微波器件的体积和性能提出了很高的要求。目前，微型毫米波带通滤波器是电子系统的核心部件，其性能的优劣往往直接影响整个电子系统的性能指标。在器件小型化的同时，为了不降低其损耗，同时获得更高的品质因数，LTCC技术应运而生。

虽然，目前的毫米波LTCC滤波器技术已经比较成熟，依据毫米波波段的频率特征，LTCC窄带滤波器的体积可以做到毫米级，但现有技术中，往往为了降低各谐振单元带状线之间的耦合强度，反而增大了Z方向的长度，导致LTCC窄带滤波器的高度过高，物理结构上并不灵活。

另外，目前，450MHz～2.6GHz的低频段频谱几乎已全部应用到移动通信领域，未来的移动通信势必向着更高频段演化发展，因此，这就对LTCC窄带滤波器的体积有了更高的要求，如何使得LTCC窄带滤波器在满足滤波要求的情况下，减小Z方向的长度，进而进一步减小滤波器的体积，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种滤波器及滤波方法，可以有效的减小LTCC窄带滤波器的高度，进一步减小LTCC窄带滤波器的体积。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种滤波器，所述滤波器包括：输入端口、输出端口、屏蔽盒、介质、至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及至少三层接地谐振单元；其中，

所述半波长谐振单元和四分之一波长谐振单元并联在输入端口和输出端口之间；所述输入端口与第一层半波长谐振单元相连，所述输出端口与最后一层半波长谐振单元相连；

所述半波长谐振单元两端悬空，所述四分之一波长谐振单元一端通过屏蔽盒接地，另一端悬空；

所述接地谐振单元分别环绕所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元，所述接地谐振单元内侧悬空，外侧通过屏蔽盒接地。

上述方案中，所述输入端口用于输入宽频微波信号；所述输出端口用于输出滤波后的微波信号。

上述方案中，所述半波长谐振单元采用二分之一波长开路线实现并联谐振，用于接收输入端口或上一层半波长谐振单元或上一层四分之一波长谐振单元输出的微波信号，并将滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元或下一层四分之一波长谐振单元或输出端口；

所述四分之一波长谐振单元采用四分之一波长短路线实现并联谐振，用于接收上一层半波长谐振单元输出的微波信号，并将进行滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元。

上述方案中，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元采用耦合方式实现各层之间的能量传输。

上述方案中，所述接地谐振单元用于降低各层半波长谐振单元以及四分之一波长谐振单元之间的耦合强度。

上述方案中，所述环绕第一层半波长谐振单元的第一层接地谐振单元和环绕最后一层半波长谐振单元的最后一层接地谐振单元内侧悬空，外侧一面悬空，三面通过屏蔽盒接地；

所述环绕非第一层半波长谐振单元和最后一层半波长谐振单元的接地谐振单元内侧悬空，外侧两面悬空，两面通过屏蔽盒接地；

所述环绕四分之一波长谐振单元的接地谐振单元内侧三面环绕四分之一波长谐振单元，内侧悬空，外侧两面过屏蔽盒接地，一面悬空。

上述方案中，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元以及接地谐振单元均为带状线结构，通过低温共烧陶瓷(LTCC)工艺嵌入到所述介质中。

上述方案中，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元排列成对称结构。

上述方案中，所述对称结构包括但不限于V型结构、Z型结构、N型结构。

本发明实施例还提供了一种滤波方法，所述方法包括：

接收输入端口输入的宽频微波信号；

将接收到的宽频微波信号通过至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及对应的至少三层接地谐振单元进行滤波，将滤波后的微波信号输出到输出端口；

通过所述输出端口，输出所述滤波后的微波信号。

本发明实施例所提供的滤波器，包括：输入端口、输出端口、屏蔽盒、介质、至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及至少三层接地谐振单元；其中，所述半波长谐振单元和四分之一波长谐振单元并联在输入端口和输出端口之间；所述输入端口与第一层半波长谐振单元相连，所述输出端口与最后一层半波长谐振单元相连；所述输入端口用于输入宽频微波信号；所述输出端口用于输出滤波后的微波信号；所述半波长谐振单元两端悬空，所述四分之一波长谐振单元一端通过屏蔽盒接地，另一端悬空；所述半波长谐振单元用于接收输入端口或上一层半波长谐振单元或上一层四分之一波长谐振单元输出的微波信号，并将滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元或下一层四分之一波长谐振单元或输出端口；所述四分之一波长谐振单元用于接收上一层半波长谐振单元输出的微波信号，并将进行滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元；所述接地谐振单元分别环绕所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元，所述接地谐振单元内侧悬空，外侧通过屏蔽盒接地；用于降低各层半波长谐振单元以及四分之一波长谐振单元之间的耦合强度。如此，能够有效的减小滤波器Z维度的高度，进一步减小滤波器的体积，并且，具有通带内损耗低、带外抑制高、重量轻、可靠性高、电性能优异，抗电磁干扰能力强，对外无电磁干扰、电性能温度稳定性高、电路实现结构简单等优点。

附图说明

图1为本发明实施例一滤波器结构示意图；

图2为本发明实施例二滤波器结构示意图；

图3为本发明实施例半波长谐振单元及接地谐振单元结构示意图；

图4为本发明实施例四分之一波长谐振单元及接地谐振单元结构示意图；

图5为本发明实施例滤波器等效阻抗结构示意图；

图6为本发明实施例滤波器等效电容电感结构示意图；

图7为本发明实施例滤波方法流程示意图；

图8为本发明实施例滤波器三维全波仿真性能曲线示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，所述滤波器包括：输入端口、输出端口、屏蔽盒、介质、至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及至少三层接地谐振单元；其中，所述半波长谐振单元和四分之一波长谐振单元并联在输入端口和输出端口之间；所述输入端口与第一层半波长谐振单元相连，所述输出端口与最后一层半波长谐振单元相连所述输入端口用于输入宽频微波信号；所述输出端口用于输出滤波后的微波信号；所述半波长谐振单元两端悬空，所述四分之一波长谐振单元一端通过屏蔽盒接地，另一端悬空；所述半波长谐振单元用于接收输入端口或上一层半波长谐振单元或上一层四分之一波长谐振单元输出的微波信号，并将滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元或下一层四分之一波长谐振单元或输出端口；所述四分之一波长谐振单元用于接收上一层半波长谐振单元输出的微波信号，并将进行滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元；所述接地谐振单元分别环绕所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元，所述接地谐振单元内侧悬空，外侧通过屏蔽盒接地，用于降低各层半波长谐振单元以及四分之一波长谐振单元之间的耦合强度。

下面结合附图及具体实施例，对本发明实施例滤波器进行进一步详细说明，图1为本发明实施例一滤波器结构示意图，如图1所示，本发明实施例中所述滤波器包括：输入端口11、输出端口12、屏蔽盒13、介质14、至少两层半波长谐振单元15、至少一层四分之一波长谐振单元16以及至少三层接地谐振单元17；其中，

所述输入端口11用于输入宽频微波信号；所述输出端口12用于输出滤波后的微波信号；

所述半波长谐振单元15用于接收输入端口11或上一层半波长谐振单元15或四分之一波长谐振单元16输出的微波信号，并将滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元15或四分之一波长谐振单元16或输出端口12；

所述四分之一波长谐振单元16用于接收上一层半波长谐振单元15输出的微波信号，并将进行滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元15；

所述接地谐振单元17用于降低各层半波长谐振单元15以及四分之一波长谐振单元16之间的耦合强度。

所述至少两层半波长谐振单元15、至少一层四分之一波长谐振单元16并联在输入端口11和输出端口12之间；

所述输入端口11与第一层半波长谐振单元15相连，所述输出端口12与最后一层半波长谐振单元15相连。

所述至少两层半波长谐振单元15两端悬空，采用二分之一波长开路线实现并联谐振；所述至少一层四分之一波长谐振单元16一端通过屏蔽盒13接地，另一端悬空，采用四分之一波长短路线实现并联谐振。

所述至少两层半波长谐振单元15、至少一层四分之一波长谐振单元16采用耦合方式实现各层之间的能量传输。

所述至少三层接地谐振单元17分别环绕所述至少两层半波长谐振单元15和至少一层四分之一波长谐振单元16；其中，所述环绕第一层半波长谐振单元15的第一层接地谐振单元17和环绕最后一层半波长谐振单元15的最后一层接地谐振单元17内侧悬空，外侧一面悬空，三面通过屏蔽盒接地；所述环绕非第一层半波长谐振单元15和最后一层半波长谐振单元15的接地谐振单元17内侧悬空，外侧两面悬空，两面通过屏蔽盒接地；所述环绕四分之一波长谐振单元16的接地谐振单元17内侧三面环绕四分之一波长谐振单元16，内侧悬空，外侧两面过屏蔽盒接地，一面悬空。

所述至少两层半波长谐振单元15、至少一层四分之一波长谐振单元16以及至少三层接地谐振单元17均为带状线结构，通过低温共烧陶瓷(LTCC)工艺嵌入到所述介质中。

所述至少两层半波长谐振单元15、至少一层四分之一波长谐振单元16排列成对称结构；所述对称结构包括但不限于V型结构、Z型结构、N型结构。

下面结合具体结构，对本发明实施例所述滤波器结构进行详细说明，本实施例中，以V型结构为例，但并不限于此；图2为本发明实施例二滤波器结构示意图，如图2所示，本发明实施例中所述滤波器包括7层结构设计：6层半波长谐振单元，1层四分之一波长谐振单元，以及7层接地谐振单元；具体的，本发明实施例二所述滤波器结构包括：

输入端口Port1、输出端口Port2、屏蔽盒Ground、介质Sub、第一层半波长谐振单元R1、第一层接地谐振单元G1、第二层半波长谐振单元R2、第二层接地谐振单元G2、第三层半波长谐振单元R3、第三层接地谐振单元G3、第四层四分之一波长谐振单元R4、第四层接地谐振单元G4、第五层半波长谐振单元R5、第五层接地谐振单元G5、第六层半波长谐振单元R6、第六层接地谐振单元G6、第七层半波长谐振单元R7和第七层接地谐振单元G7；

其中，

输入端口Port1和输出端口Port2之间并联第一层半波长谐振单元R1、第二层半波长谐振单元R2、第三层半波长谐振单元R3、第四层四分之一波长谐振单元R4、第五层半波长谐振单元R5、第六层半波长谐振单元R6、第七层半波长谐振单元R7；

第一、二、三、五、六、七层半波长谐振单元R1、R2、R3、R5、R6、R7两端悬空，第四层四分之一波长谐振单元R4一端通过屏蔽盒接地Ground，另一端悬空；

第一层接地谐振单元G1环绕第一层半波长谐振单元R1、第二层接地谐振单元G2环绕第二层半波长谐振单元R2、第三层接地谐振单元G3环绕第三层半波长谐振单元R3、第四层接地谐振单元G4环绕第四层四分之一波长谐振单元R4、第五层接地谐振单元G5环绕第五层半波长谐振单元R5、第六层接地谐振单元G6环绕第六层半波长谐振单元R6、第七层接地谐振单元G7环绕第七层半波长谐振单元R7来减弱层之间的耦合强度，减少滤波器体积。

其中，第一、七接地谐振单元G7、G8内侧分别环绕第一、七层半波长谐振单元R1、R7，内测均悬空，外侧三面接地Ground一面悬空，第二、三、五、六层接地谐振单元内侧围绕第二、三、五、六层半波长谐振单元，内测均悬空，外侧两面接地Ground两面悬空，第四层接地谐振单元内侧三面环绕四分之一波长谐振单元，均悬空，外侧两面接地Ground，一面悬空；

图3为本发明实施例半波长谐振单元及接地谐振单元结构示意图，如图3所示，所述接地谐振单元环绕所述半波长谐振单元，其中，λ为半波长谐振器的谐振频率所对应的波长，d为半波长谐振单元外侧与接地谐振单元内侧之间的距离，所述w为半波长谐振单元的带状线结构的宽度；d和w的取值可以根据实际需求进行确定，如通过实验进行确定，选取输出微波信号最理想的情况下的d和w的值作为d和w的最终确定值。

图4为本发明实施例四分之一波长谐振单元及接地谐振单元结构示意图，如图4所示，所述接地谐振单元内侧三面环绕所述四分之一波长谐振单元，其中，λ为四分之一波长谐振器的谐振频率所对应的波长，d为四分之一波长谐振单元外侧与接地谐振单元内侧之间的距离，所述w为四分之一波长谐振单元的带状线结构的宽度；d和w的取值可以根据实际需求进行确定，如通过实验进行确定，选取输出微波信号最理想的情况下的d和w的值作为d和w的最终确定值。

第一层半波长谐振单元R1、第一层接地谐振单元G1、第二层半波长谐振单元R2、第二层接地谐振单元G2、第三层半波长谐振单元R3、第三层接地谐振单元G3、第四层四分之一波长谐振单元R4、第四层接地谐振单元G4、第五层半波长谐振单元R5、第五层接地谐振单元G5、第六层半波长谐振单元R6、第六层接地谐振单元G6、第七层半波长谐振单元R7和第七层接地谐振单元G7均采用低温共烧陶瓷LTCC工艺实现；

第一层半波长谐振单元R1、第二层半波长谐振单元R2、第三层半波长谐振单元R3、第四层四分之一波长谐振单元R4、第五层半波长谐振单元R5、第六层半波长谐振单元R6、第七层半波长谐振单元R7均采用分布参数实现并联谐振和用耦合方式实现层与层之间的能量传输；

第一层半波长谐振单元R1、第二层半波长谐振单元R2、第三层半波长谐振单元R3、第五层半波长谐振单元R5、第六层半波长谐振单元R6、第七层半波长谐振单元R7采用二分之一波长开路线实现并联谐振，第四层四分之一波长谐振单元R4采用四分之一波长短路线实现并联谐振。

第一层半波长谐振单元R1与第七层半波长谐振单元R7、第一层接地谐振单元G1与第七层接地谐振单元G7、第二层半波长谐振单元R2与第六层半波长谐振单元R6、第二层接地谐振单元G2与第六层接地谐振单元G6、第三层半波长谐振单元R3与第五层半波长谐振单元R5、第三层接地谐振单元G3与第五层接地谐振单元G5上下对称分布，如图2所示的V型结构，也可以是Z型、N型等其他对称型结构。

图5为本发明实施例所述滤波器等效阻抗结构示意图，如图5所示，所述第一层半波长谐振单元R1和第一层接地谐振单元G1的等效阻抗为Z₀和Z₁，第二层半波长谐振单元R2和第二层接地谐振单元G2的等效阻抗为Z₁和Z₂，第三层半波长谐振单元R3和第三层接地谐振单元G3的等效阻抗为Z₂和Z₃，第四层四分之一波长谐振单元R4和第四层接地谐振单元G4的等效阻抗为Z₃，第五层半波长谐振单元R5和第五层接地谐振单元G5的等效阻抗为Z₃和Z₂，第六层半波长谐振单元R6和第六层接地谐振单元G6的等效阻抗为Z₂和Z₁，第七层半波长谐振单元R7和第七层接地谐振单元G7的等效阻抗为Z₁和Z₀；

图6为本发明实施例所述滤波器等效电容电感结构示意图，如图6所示，第一层半波长谐振单元R1等效为LC并联谐振，其中等效电感为L1，等效电容为C1；第二层半波长谐振单元R2等效为LC并联谐振，其中等效电感为L2，等效电容为C2；第三层半波长谐振单元R3等效为LC并联谐振，其中等效电感为L3，等效电容为C3；第四层四分之一波长谐振单元等效为LC并联谐振，其中等效电感为L4，等效电容为C4；第五层半波长谐振单元R5等效为LC并联谐振，其中等效电感为L5，等效电容为C5；第六层半波长谐振单元R6等效为LC并联谐振，其中等效电感为L6，等效电容为C6；第七层半波长谐振单元R7等效为LC并联谐振，其中等效电感为L7，等效电容为C7；

第一层半波长谐振单元R1和第二层半波长谐振单元R2的等效耦合电感为L12，等效耦合电容为C12；第二层半波长谐振单元R2和第三层半波长谐振单元R3的等效耦合电感为L23，等效耦合电容为C23；第三层半波长谐振单元R3和第四层四分之一波长谐振单元R4的等效耦合电感为L34，等效耦合电容为C34；第四层四分之一波长谐振单元R4和第五层半波长谐振单元R5的等效耦合电感为L45，等效耦合电容为C45；第五层半波长谐振单元R5和第六层半波长谐振单元R6的等效耦合电感为L56，等效耦合电容为C56；第六层半波长谐振单元R6和第七层半波长谐振单元R7的等效耦合电感为L67，等效耦合电容为C67；

根据图5和图6所述电路结构，本发明实施例所述滤波器的工作过程如图7所示，图7为本发明实施例滤波方法流程示意图，如图7所示，本发明实施例所述滤波方法包括以下步骤：

步骤701：接收输入端口输入的宽频微波信号；

步骤702：将接收到的宽频微波信号通过至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及对应的至少三层接地谐振单元进行滤波，将滤波后的微波信号输出到输出端口；

具体的，以图2所述滤波器结构为例，当输入的宽频微波信号经输入端口Port1到达第一层半波长谐振单元R1时,所述的宽频带微波信号中，只有在第一层半波长谐振单元R1谐振频率附近的微波信号才能进入并产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第一层半波长谐振单元R1谐振频率附近的微波信号通过第一层半波长谐振单元R1分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第一级滤波；

经过第一层滤波后的微波信号通过空间耦合到第二层半波长谐振单元R2,所述的宽频带微波信号中在第二层半波长谐振单元R2谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第二层半波长谐振单元R2谐振频率附近的微波信号通过第二层半波长谐振单元R2分布电容和分布电感接地，此时电路表现为成高阻抗，信号无法通过，实现第二级滤波；

经过第二层滤波后的微波信号通过空间耦合到第三层半波长谐振单元R3,所述的宽频带微波信号中在第三层半波长谐振单元R3谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第三层半波长谐振单元R3谐振频率附近的微波信号通过第三层半波长谐振单元R3分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第三级滤波；

经过第三层滤波后的微波信号通过空间耦合到第四层四分之一波长谐振单元R4,所述的宽频带微波信号中在第四层四分之一波长谐振单元R4谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第四层四分之一波长谐振单元R4谐振频率附近的微波信号通过第四层四分之一波长谐振单元R4分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第四级滤波；

经过第四层滤波后的微波信号通过空间耦合到第五层半波长谐振单元R5,所述的宽频带微波信号中在第五层半波长谐振单元R5谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第五层半波长谐振单元R5谐振频率附近的微波信号通过第五层半波长谐振单元R5分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第五级滤波；

经过第五层滤波后的微波信号通过空间耦合到第六层半波长谐振单元R6,所述的宽频带微波信号中在第六层半波长谐振单元R6谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第六层半波长谐振单元R6谐振频率附近的微波信号通过第六层半波长谐振单元R6分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第六级滤波；

通过第六层滤波后的微波信号通过空间耦合到第七层半波长谐振单元R7,所述的宽频带微波信号中在第七层半波长谐振单元R7谐振频率附近的微波信号进入产生谐振，此时电路表现为低阻抗，信号可通过，非第七层半波长谐振单元R7谐振频率附近的微波信号通过第七层半波长谐振单元R7分布电容和分布电感接地，此时电路表现为高阻抗，信号无法通过，实现第七级滤波；

步骤703：通过所述输出端口，输出所述滤波后的微波信号。

最后滤波后的微波信号由输出端口Port2输出，从而实现微波滤波功能。同时由于各层结构采用上下对称分布，交叉耦合在高端产生了零点，使得该滤波器具有非常好的衰减。

通过比较传统带状传输线和本发明实施例所述滤波器中的带状线可知，在耦合传输线尺寸一样、之间的距离也一样的情况下，带状线导体之间的电容一样，由于发明实施例所述滤波器中的该带状线与地之间的距离相比传统耦合带状线大大缩小，再加上和环绕带状线的接地谐振单元之间形成的电容，则发明实施例所述滤波器中的带状线与地之间的电容较传统带状线较大，则在层与层之间的距离相同的情况下，发明实施例所述滤波器中的带状线线耦合系数更小。对于耦合线，耦合系数越大，则层与层之间的距离越小，因此，实现同样的耦合强度，发明实施例所述滤波器中的带状线使用的距离将大大缩小，即减小了Z维度上的大小。在环绕耦合线加地后，偶模电容不变，由于和周围地之间的电容，奇模电容将变大，特性阻抗将变小，为保证50欧姆的特性可行的方式是减少耦合线的宽度，这样耦合线之间的容性耦合强度减小，事实上也能够减小Z方向上的大小。

图8为本发明实施例滤波器三维全波仿真性能曲线示意图，如图8所示，所述滤波器带宽为32.4GHz-33.8GHz，仿真滤波器通带内插入损耗2.5分贝,回波损耗优于-13分贝，两个边带各产生一个传输零点使得边带衰减非常陡峭，低阻带抑制优于-90分贝，高阻带抑制优于-70分贝，具有良好的滤波器性能。

本发明实施例所提供的滤波器采用低温共烧陶瓷材料实现，金属图形在大约900℃温度下烧结而成，具有非常高的可靠性、温度稳定性以及非常低的量产成本，结构采用三维立体集成以及新型耦合线结构单元(半波长谐振单元与四分之一波长谐振单元组合使用、环绕带状线周围加地)，减小了Z维度的大小，从而使体积大幅减小，本发明实施例2所述滤波器实施体积可达到4mm×1.6mm×0.4mm；并且各层结构上下对称，交叉耦合在高端产生了零点，使得该滤波器具有非常好的衰减。本发明实施例所述滤波器还具备以下显著优点：通带内损耗低、带外抑制高、体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异，抗电磁干扰能力强，对外无电磁干扰、电性能温度稳定性高、电路实现结构简单，电性能一致性好，可实现大批量生产，特别适用于对体积、重量、性能、可靠性有苛刻要求的微波波段通信及雷达系统中。

本发明实施例所述滤波器只以上述实施例为例，但不仅限于此，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；

例如，

本发明实施例所述滤波器，所采用的技术方案也同样适用于微波领域其他频段，尤其是在450MHz～2.6GHz的低频段频谱几乎已全部应用到移动通信领域的情况下，未来的移动通信势必向着更高频段演化发展，因此，利用本发明设计方案也可进一步作为移动终端特定频段小型化高性能滤波器。当所应用的微波频段不同时，只需要改变相应的半波长谐振单元带状线或四分之一波长谐振单元带状线长度即可。

本发明实施例图2所述滤波器采用7层三维立体设计，各层之间呈V字型结构对称，这只是滤波器插入损耗、体积大小、滤波器衰减等性能指标之间的一个折中点，因此，本发明实施例所述滤波器不仅仅局限于图1和图2所述结构，还可以是如Z字型对称结构设计或N字型对称结构设计；方案中半波长谐振单元数目或四分之一波长谐振单元数目依据滤波器性能指标也可以改变，如Z字型对称结构或N字型对称结构中包括两个四分之一波长谐振单元。

本发明一种小型化高性能毫米波段LTCC窄带滤波器，采用半波长谐振单元与四分之一波长谐振单元组合使用，且环绕带状传输线周围接地，任何与本技术方案相同但所采用的半波长谐振单元数目或四分之一波长谐振单元数目不同的LTCC滤波器均属于本发明的保护范围。

本发明一种小型化高性能毫米波段LTCC窄带滤波器，谐振单元间采用宽边耦合，也同样适用于LTCC宽带滤波器设计。依据LTCC滤波器的带宽指标不同，只需改变各谐振单元间的耦合强度即可，可以通过减小各层间的距离或减弱带状传输线与地之间的耦合系数来实现。

本发明一种小型化高性能毫米波段LTCC窄带滤波器，所实施的体积大小由工作频率、介电常数、带宽、谐振单元间耦合强度、层数等多方面因素决定。因此，依据所要设计的LTCC滤波器指标要求不同，其实施体积是不同的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：输入端口、输出端口、屏蔽盒、介质、至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及至少三层接地谐振单元；其中，

所述半波长谐振单元和四分之一波长谐振单元并联在输入端口和输出端口之间；所述输入端口与第一层半波长谐振单元相连，所述输出端口与最后一层半波长谐振单元相连；

所述半波长谐振单元两端悬空，所述四分之一波长谐振单元一端通过屏蔽盒接地，另一端悬空；

所述接地谐振单元分别环绕所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元，所述接地谐振单元内侧悬空，外侧通过屏蔽盒接地。

2.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述输入端口用于输入宽频微波信号；所述输出端口用于输出滤波后的微波信号。

3.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述半波长谐振单元采用二分之一波长开路线实现并联谐振，用于接收输入端口或上一层半波长谐振单元或上一层四分之一波长谐振单元输出的微波信号，并将滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元或下一层四分之一波长谐振单元或输出端口；

所述四分之一波长谐振单元采用四分之一波长短路线实现并联谐振，用于接收上一层半波长谐振单元输出的微波信号，并将进行滤波后的微波信号输入到下一层半波长谐振单元。

4.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元采用耦合方式实现各层之间的能量传输。

5.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述接地谐振单元用于降低各层半波长谐振单元以及四分之一波长谐振单元之间的耦合强度。

6.根据权利要求1或5所述滤波器，其特征在于，所述环绕第一层半波长谐振单元的第一层接地谐振单元和环绕最后一层半波长谐振单元的最后一层接地谐振单元内侧悬空，外侧一面悬空，三面通过屏蔽盒接地；

所述环绕非第一层半波长谐振单元和最后一层半波长谐振单元的接地谐振单元内侧悬空，外侧两面悬空，两面通过屏蔽盒接地；

所述环绕四分之一波长谐振单元的接地谐振单元内侧三面环绕四分之一波长谐振单元，内侧悬空，外侧两面过屏蔽盒接地，一面悬空。

7.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元以及接地谐振单元均为带状线结构，通过低温共烧陶瓷(LTCC)工艺嵌入到所述介质中。

8.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述半波长谐振单元、四分之一波长谐振单元排列成对称结构。

9.根据权利要求8所述滤波器，其特征在于，所述对称结构包括但不限于V型结构、Z型结构、N型结构。

10.一种滤波方法，其特征在于，所述方法包括：

接收输入端口输入的宽频微波信号；

将接收到的宽频微波信号通过至少两层半波长谐振单元、至少一层四分之一波长谐振单元以及对应的至少三层接地谐振单元进行滤波，将滤波后的微波信号输出到输出端口；

通过所述输出端口，输出所述滤波后的微波信号。