本發(fā)明涉及一種濾波器，特別是一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信及國(guó)防電子系統(tǒng)的微型化的迅速發(fā)展，高性能、低成本和小型化已經(jīng)成為目前微波/射頻領(lǐng)域的發(fā)展方向，對(duì)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(guó)防尖端設(shè)備中，現(xiàn)在的使用頻段已經(jīng)相當(dāng)擁擠，所以衛(wèi)星通信等尖端設(shè)備向著毫米波波段發(fā)展，所以微波毫米波波段濾波器已經(jīng)成為該波段接收和發(fā)射支路中的關(guān)鍵電子部件，描述這種部件性能的主要指標(biāo)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(shí)延頻率特性、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。耦合器一直是各種微波集成電路中的重要組成部件，由于直通口與耦合口的輸出不同，因此將耦合器與濾波器相連，可以擴(kuò)大濾波器的使用范圍。低溫共燒陶瓷是一種電子封裝技術(shù)，采用多層陶瓷技術(shù)，能夠?qū)o(wú)源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)部，同時(shí)也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無(wú)源/有源集成的功能模塊。LTCC技術(shù)在成本、集成封裝、布線線寬和線間距、低阻抗金屬化、設(shè)計(jì)多樣性和靈活性及高頻性能等方面都顯現(xiàn)出眾多優(yōu)點(diǎn)，已成為無(wú)源集成的主流技術(shù)。其具有高Q值，便于內(nèi)嵌無(wú)源器件，散熱性好，可靠性高，耐高溫，沖震等優(yōu)點(diǎn)，利用LTCC技術(shù)，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(shù)具有三維立體集成優(yōu)勢(shì)，在微波頻段被廣泛用來(lái)制造各種微波無(wú)源元件，實(shí)現(xiàn)無(wú)源元件的高度集成?；贚TCC工藝的疊層技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)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(yōu)、可靠性高、批量生產(chǎn)性能一致性好及低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，利用其三維集成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)由帶狀線實(shí)現(xiàn)的微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器。傳統(tǒng)的濾波器，例如微帶濾波器，通常實(shí)現(xiàn)相同的性能參數(shù)，所需體積通常會(huì)比LTCC工藝實(shí)現(xiàn)要大得多，因而在工程應(yīng)用上的劣勢(shì)就凸顯出來(lái)，采用LTCC工藝實(shí)現(xiàn)的情況下，會(huì)在盡可能小的體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的性能。而且，傳統(tǒng)情況下采用的濾波器，不具有正交功能，而是通過(guò)外接正交器實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種由帶狀線結(jié)構(gòu)和自接匹配負(fù)載定向耦合器實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、使用方便、適用范圍廣、成品率高、批量一致性好、造價(jià)低、溫度性能穩(wěn)定的微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器，它由微波毫米波濾波器和自接匹配負(fù)載的定向耦合器組成。微波毫米波濾波器包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口、第一輸入電感、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元、輸出電感、Z形級(jí)間耦合帶狀線，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第一帶狀線、第二層的第二帶狀線、第三層的第三帶狀線、第一微電容并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第四帶狀線、第二層的第五帶狀線、第三層的第六帶狀線、第二微電容并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第七帶狀線、第二層的第八帶狀線、第三層的第九帶狀線、第三微電容并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十帶狀線、第二層的第十一帶狀線、第三層的第十二帶狀線、第四微電容并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十三帶狀線、第二層的第十四帶狀線、第三層的第十五帶狀線、第五微電容并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元由第一層的第十六帶狀線、第二層的第十七帶狀線、第三層的第十八帶狀線、第六微電容并聯(lián)而成，其中，第一輸入電感與表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口連接，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第二帶狀線與第一輸入電感連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元的第二層的第十七帶狀線與第一輸出電感連接，Z形級(jí)間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，Z形級(jí)間耦合帶狀線兩端均接地。自接匹配負(fù)載的定向耦合器包括第二輸入電感、第一匹配線、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線、第二匹配線、表面貼裝的50歐姆阻抗直通端口、表面貼裝的50歐姆阻抗耦合端口、第三匹配線、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線、第四匹配線、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口、鉭電阻，其中，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線垂直位于第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線上方，第一匹配線、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線和第二匹配線在同一平面，第一匹配線與第二輸入電感連接，第二匹配線與表面貼裝的50歐姆阻抗直通端口連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線左端與第一匹配線連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線右端與第二匹配線連接；第三匹配線、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線和第四匹配線在同一平面，第三匹配線與表面貼裝的50歐姆阻抗耦合端口連接，第四匹配線與表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線左端與第三匹配線連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線右端與第四匹配線連接，鉭電阻的兩端分別與表面貼裝的50歐姆隔離端口和接地端連接。微波毫米波濾波器的輸出電感與自接匹配負(fù)載的定向耦合器的第二輸入電感連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用低損耗低溫共燒陶瓷材料和三維立體集成，所帶來(lái)的顯著優(yōu)點(diǎn)是：（1）帶內(nèi)平坦；（2）無(wú)需外接負(fù)載；（3）可產(chǎn)生形狀相同，相位相差90度的兩種信號(hào)波形；（4）體積小、重量輕、可靠性高；（5）電性能優(yōu)異；（6）電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；（7）成本低。附圖說(shuō)明圖1（a）是本發(fā)明微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖1（b）是本發(fā)明一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器中微波毫米波濾波器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖1（c）是本發(fā)明一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器中自接匹配負(fù)載的定向耦合器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器直通口（P2）、耦合口（P3）的幅頻特性曲線及輸入輸出端口的駐波特性曲線。圖3是本發(fā)明微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器直通口（P2）與耦合口（P3）的相位差曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。結(jié)合圖1a、b、c，本發(fā)明一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器，該正交濾波器的微波毫米波濾波器包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1、第一輸入電感Lin1、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6、輸出電感Lout、Z形級(jí)間耦合帶狀線Z，各級(jí)并聯(lián)諧振單元均由三層帶狀線組成，第二層帶狀線垂直位于第三層帶狀線上方，第一層帶狀線垂直位于第二層帶狀線上方，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1由第一層的第一帶狀線L11、第二層的第二帶狀線L21、第三層的第三帶狀線L31、第一微電容C1并聯(lián)而成，第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2由第一層的第四帶狀線L12、第二層的第五帶狀線L22、第三層的第六帶狀線L32、第二微電容C2并聯(lián)而成，第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3由第一層的第七帶狀線L13、第二層的第八帶狀線L23、第三層的第九帶狀線L33、第三微電容C3并聯(lián)而成，第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4由第一層的第十帶狀線L14、第二層的第十一帶狀線L24、第三層的第十二帶狀線L34、第四微電容C4并聯(lián)而成，第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5由第一層的第十三帶狀線L15、第二層的第十四帶狀線L25、第三層的第十五帶狀線L35、第五微電容C5并聯(lián)而成，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6由第一層的第十六帶狀線L16、第二層的第十七帶狀線L26、第三層的第十八帶狀線L36、第六微電容C6并聯(lián)而成，其中，第一輸入電感Lin1與表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1連接，第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1的第二層的第二帶狀線L21與第一輸入電感Lin1連接，第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6的第二層的第十七帶狀線L26與輸出電感Lout連接，Z形級(jí)間耦合帶狀線Z位于并聯(lián)諧振單元的下面。六級(jí)并聯(lián)諧振單元分別接地，其中第一、三層所有帶狀線接地端相同，一端是微電容接地，另一端開(kāi)路，第二層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開(kāi)路，且接地端方向與第一、三層接地端相反，Z形級(jí)間耦合帶狀線Z兩端均接地。自接匹配負(fù)載的定向耦合器包括第二輸入電感Lin2、第一匹配線L1、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1、第二匹配線L2、表面貼裝的50歐姆阻抗直通端口P2、表面貼裝的50歐姆阻抗耦合端口P3、第三匹配線L3、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2、第四匹配線L4、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4、鉭電阻R，其中，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1垂直位于第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2上方，第一匹配線L1、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2和第二匹配線L2在同一平面，第一匹配線L1與第二輸入電感Lin2連接，第二匹配線L2與表面貼裝的50歐姆阻抗直通端口P2連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2左端與第一匹配線L1連接，第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2右端與第二匹配線L2連接；第三匹配線L3、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1和第四匹配線L4在同一平面，第三匹配線L3與表面貼裝的50歐姆阻抗耦合端口P3連接，第四匹配線L4與表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1左端與第三匹配線L3連接，第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1右端與第四匹配線L4連接，鉭電阻R的兩端分別與表面貼裝的50歐姆隔離端口P4和接地端連接。微波毫米波濾波器的輸出電感Lout與自接匹配負(fù)載的定向耦合器的第二輸入電感Lin2連接。結(jié)合圖1a、b、c，包括表面貼裝的50歐姆阻抗輸入端口P1、第一輸入電感Lin1、第一級(jí)并聯(lián)諧振單元L11、L21、L31、C1、第二級(jí)并聯(lián)諧振單元L12、L22、L32、C2、第三級(jí)并聯(lián)諧振單元L13、L23、L33、C3、第四級(jí)并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34、C4、第五級(jí)并聯(lián)諧振單元L15、L25、L35、C5、第六級(jí)并聯(lián)諧振單元L16、L26、L36、C6、輸出電感Lout、Z形級(jí)間耦合帶狀線Z、第二輸入電感Lin2、第一匹配線L1、第一層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U1、第二匹配線L2、表面貼裝的50歐姆阻抗直通端口P2、表面貼裝的50歐姆阻抗耦合端口P3、第三匹配線L3、第二層雙螺旋結(jié)構(gòu)的寬邊耦合帶狀線U2、第四匹配線L4、表面貼裝的50歐姆阻抗隔離端口P4、鉭電阻R和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)。一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器，由于是采用多層低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，其低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900℃溫度下燒結(jié)而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩(wěn)定性，由于結(jié)構(gòu)采用三維立體集成和多層折疊結(jié)構(gòu)以及外表面金屬屏蔽實(shí)現(xiàn)接地和封裝，從而使體積大幅減小。本發(fā)明一種微型微波毫米波自負(fù)載I/Q正交濾波器的尺寸僅為6mm×3.2mm×1.5mm，其性能可從圖2、圖3看出，通帶帶寬為2.7GHz~2.9GHz，直通口P2與耦合口P3的輸出波形基本一致，輸入端口回波損耗優(yōu)于16dB，在通帶內(nèi)，直通口P2與耦合口P3的相位差近似為90度。