一種加載pin管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，包括從上到下依次層疊的第一金屬覆銅層(1)、介質(zhì)基片(2)、第二金屬覆銅層(3),金屬化通孔陣列(4)形成左右對(duì)稱的長(zhǎng)方形可調(diào)諧振腔一(61)、諧振腔二(62)。上表區(qū)域(11)內(nèi)部有兩組橫向槽(15)，每組橫向槽(15)內(nèi)部有兩個(gè)焊盤一(16)、兩個(gè)焊盤二(17)，貼片電容(51)的管腳分別與上表區(qū)域(11)、焊盤一(16)焊接，PIN二極管(52)的陽極、陰極分別與焊盤一(16)、上表區(qū)域(11)焊接，貼片電感(53)的管腳分別與焊盤一(16)、焊盤二(17)焊接，形成調(diào)諧電路，每條橫向槽(15)上分布兩組調(diào)諧電路。本發(fā)明調(diào)諧電壓低，損耗小的優(yōu)點(diǎn)，能用于多頻段通信系統(tǒng)中。
【專利說明】—種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波毫米波器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及微波毫米波器件中的加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]早期的無線通信系統(tǒng)通常工作在一個(gè)某一固定頻段內(nèi)，但是，近年來隨著移動(dòng)通信，無線局域網(wǎng)的快速發(fā)展，人們對(duì)于無線數(shù)據(jù)交換的需求激增，通信頻段日益擁擠，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是設(shè)計(jì)出對(duì)于各種新興應(yīng)用的高度靈活的下一代多用途射頻收發(fā)機(jī)。而能自適應(yīng)選擇工作頻段的微波可調(diào)濾波器屬于該收發(fā)系統(tǒng)的核心器件?？烧{(diào)濾波器位于接收機(jī)前端，能提高頻譜資源的利用率，用來抑制干擾信號(hào)，或是放寬對(duì)振蕩器的相位噪聲和動(dòng)態(tài)范圍要求。而在軟件無線電系統(tǒng)中，可調(diào)濾波器則用來取代數(shù)量龐大的濾波器組，減小系統(tǒng)的面積，增加系統(tǒng)的靈活性。
[0003]可調(diào)濾波器通常是通過加載調(diào)諧元件來實(shí)現(xiàn)的，例如，半導(dǎo)體PIN管和變?nèi)荻O管，射頻微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。這類調(diào)諧元件很容易被集成進(jìn)無源濾波器結(jié)構(gòu)中，并且其調(diào)諧電壓相對(duì)較低，調(diào)諧速度快，因此被普遍采用到可重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)中。基片集成波導(dǎo)是近年來發(fā)展起來的新興器件，集合了傳統(tǒng)微帶線和金屬波導(dǎo)共同的優(yōu)點(diǎn)，損耗小，功率容量大，易于加工。本發(fā)明提出的可調(diào)濾波器，結(jié)合了 PIN管調(diào)諧速度快，調(diào)諧電壓低，基片集成波導(dǎo)損耗小的優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，克服現(xiàn)有可調(diào)濾波器調(diào)諧速度慢，調(diào)諧電壓高，損耗大的缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，包括從上到下依次層疊的第一金屬覆銅層、介質(zhì)基片、第二金屬覆銅層；為了形成本發(fā)明的可調(diào)濾波器，通過印制電路板制造工藝對(duì)第一金屬覆銅層進(jìn)行加工形成所需的金屬圖案，第二金屬覆銅層為未做加工的完整的銅層，對(duì)介質(zhì)基片打孔，并對(duì)孔做表面金屬化處理形成金屬化通孔陣列；金屬化通孔陣列貫穿了基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域和介質(zhì)基片與第二金屬覆銅層相連，圍成左右對(duì)稱的長(zhǎng)方形可調(diào)諧振腔一、諧振腔二 ；第一金屬覆銅層包括基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域左右兩側(cè)并與之相連的兩條微帶線、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域內(nèi)部并且在微帶線上下兩側(cè)的四組L形耦合槽、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域中心上下對(duì)稱的兩組U形耦合槽，位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域內(nèi)部的兩組橫向槽，位于每組橫向槽內(nèi)部的兩個(gè)焊盤一、兩個(gè)焊盤二；貼片電容的一支管腳與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域焊接在一起，另一支管腳與焊盤一焊接在一起，PIN 二極管的陽極與焊盤一焊接在一起，陰極與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域焊接在一起，貼片電感的兩支管腳分別與焊盤一、焊盤二焊接在一起，形成調(diào)諧電路，每條橫向槽上分布兩組調(diào)諧電路。
[0006]進(jìn)一步的，微帶線為對(duì)應(yīng)基片的50歐姆微帶線。
[0007]進(jìn)一步的，四組L形耦合槽、兩組U形耦合槽、兩組橫向槽均為對(duì)第一金屬覆銅層腐蝕而形成。
[0008]進(jìn)一步的，所述金屬化通孔陣列在上下相對(duì)的L形耦合槽之間、上下相對(duì)的U形耦合槽之間中斷，形成連續(xù)耦合窗口。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010](I)本發(fā)明具有調(diào)諧速度快的特點(diǎn)，通常基于釔鐵石榴石的可調(diào)濾波器調(diào)諧速度在毫秒數(shù)量級(jí)，而PIN管的開斷時(shí)間為納秒級(jí)別；
[0011](2)本發(fā)明的調(diào)諧電壓低，因?yàn)榛谧內(nèi)荻O管或是鈦酸鋇鍶電容的可調(diào)濾波器，其調(diào)諧電壓通常為幾十伏特，而PIN管的偏置電壓僅為0.9V ；
[0012](3)本發(fā)明具有較小的插入損耗，因?yàn)榛刹▽?dǎo)的品質(zhì)因數(shù)比微帶線高，因此能在一定程度上降低可調(diào)濾波器的整體插入損耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的側(cè)視示意圖
[0014]圖2是本發(fā)明的第一金屬覆銅層的電路結(jié)構(gòu)圖
[0015]圖3是本發(fā)明的調(diào)諧電路的局部放大圖
[0016]圖4是本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:如圖1所示，包括從上到下依次層疊的第一金屬覆銅層1、介質(zhì)基片2、第二金屬覆銅層3 ;為了形成本發(fā)明的可調(diào)濾波器，通過印制電路板制造工藝對(duì)第一金屬覆銅層I進(jìn)行加工形成所需的金屬圖案，第二金屬覆銅層3為未做加工的完整的銅層，對(duì)介質(zhì)基片2打孔，并對(duì)孔做表面金屬化處理形成金屬化通孔陣列4 ;如圖2所示，金屬化通孔陣列4貫穿了基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11和介質(zhì)基片2與第二金屬覆銅層3相連，圍成左右對(duì)稱的長(zhǎng)方形可調(diào)諧振腔一 61、諧振腔二 62 ;第一金屬覆銅層I包括基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11左右兩側(cè)并與之相連的兩條微帶線12、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11內(nèi)部并且在微帶線12上下兩側(cè)的四組L形耦合槽13、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11中心上下對(duì)稱的兩組U形耦合槽14，位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11內(nèi)部的兩組橫向槽15,位于每組橫向槽15內(nèi)部的兩個(gè)焊盤一 16、兩個(gè)焊盤二 17 ;如圖3所示，貼片電容51的一支管腳與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11焊接在一起，另一支管腳與焊盤一 16焊接在一起，PIN 二極管52的陽極與焊盤一 16焊接在一起，陰極與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域11焊接在一起，貼片電感53的兩支管腳分別與焊盤一16、焊盤二 17焊接在一起，形成調(diào)諧電路，每條橫向槽15上分布兩組調(diào)諧電路。
[0018]進(jìn)一步的，微帶線12為對(duì)應(yīng)基片的50歐姆微帶線。
[0019]進(jìn)一步的，四組L形耦合槽13、兩組U形耦合槽14、兩組橫向槽15均為對(duì)第一金屬覆銅層I腐蝕而形成。
[0020]進(jìn)一步的，所述金屬化通孔陣列4在上下相對(duì)的L形耦合槽13之間、上下相對(duì)的U形耦合槽14之間中斷，形成連續(xù)耦合窗口。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)方案的原理是:微帶線12通過L形耦合槽13饋入和饋出諧振腔一61和諧振腔二 62，諧振腔一 61與諧振腔二 62之間通過U形耦合槽14耦合，調(diào)節(jié)耦合槽的長(zhǎng)度能改變耦合強(qiáng)度，從而改變?yōu)V波器帶寬。將橫向槽15加載在諧振腔上能改變諧振腔的諧振頻率，而貼片電容51的作用是隔直流通交流，貼片電感53的作用是通交流隔直流。當(dāng)焊盤二 17接正電壓的時(shí)候，PIN 二極管52導(dǎo)通，當(dāng)焊盤二 17為零偏置時(shí)，PIN 二極管52斷開。每個(gè)諧振腔加載了兩個(gè)PIN 二極管52，能得到四種不同的諧振頻率。濾波器兩邊的兩個(gè)二極管工作狀態(tài)相同，中間的兩個(gè)二極管具有相同的工作狀態(tài)，因此改變PIN 二極管52的導(dǎo)通情況，最終濾波器能工作在四個(gè)不同的中心頻率上。
[0022]為進(jìn)一步說明上述技術(shù)方案的可實(shí)施性，下面給出一個(gè)具體設(shè)計(jì)實(shí)例，一種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器。介質(zhì)基片使用厚度為0.8mm，介電常數(shù)為2.5的F4B基片。假設(shè)二極管導(dǎo)通為1，截止為0，當(dāng)濾波器四個(gè)二極管的狀態(tài)為0000,0110，1001，1111時(shí)，其測(cè)試結(jié)果如圖4所示，測(cè)得的濾波器中心頻率分別為1.78，1.82，1.88，1.91GHz，對(duì)應(yīng)的插入損耗為1.63，2.32，2.28，2.4dB,對(duì)應(yīng)的帶寬為94，90，99，98MHz，回波損耗均優(yōu)于10dB。整個(gè)電路的尺寸為長(zhǎng)112mm，寬56_，高0.8_。
[0023]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，其特征在于:包括從上到下依次層疊的第一金屬覆銅層(I)、介質(zhì)基片(2)、第二金屬覆銅層(3);為了形成本發(fā)明的可調(diào)濾波器，通過印制電路板制造工藝對(duì)第一金屬覆銅層(I)進(jìn)行加工形成所需的金屬圖案，第二金屬覆銅層(3)為未做加工的完整的銅層，對(duì)介質(zhì)基片(2)打孔，并對(duì)孔做表面金屬化處理形成金屬化通孔陣列(4);金屬化通孔陣列(4)貫穿了基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)和介質(zhì)基片(2)與第二金屬覆銅層(3)相連，圍成左右對(duì)稱的長(zhǎng)方形可調(diào)諧振腔一 ￠1)、諧振腔二(62);第一金屬覆銅層(I)包括基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)左右兩側(cè)并與之相連的兩條微帶線(12)、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)內(nèi)部并且在微帶線(12)上下兩側(cè)的四組L形耦合槽(13)、位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)中心上下對(duì)稱的兩組U形耦合槽(14)，位于基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)內(nèi)部的兩組橫向槽(15)，位于每組橫向槽(15)內(nèi)部的兩個(gè)焊盤一(16)、兩個(gè)焊盤二(17);貼片電容(51)的一支管腳與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)焊接在一起，另一支管腳與焊盤一(16)焊接在一起，PIN二極管(52)的陽極與焊盤一(16)焊接在一起，陰極與基片集成波導(dǎo)上表區(qū)域(11)焊接在一起，貼片電感(53)的兩支管腳分別與焊盤一(16)、焊盤二(17)焊接在一起，形成調(diào)諧電路，每條橫向槽(15)上分布兩組調(diào)諧電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，其特征在于:微帶線(12)為對(duì)應(yīng)基片的50歐姆微帶線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，其特征在于:四組L形耦合槽(13)、兩組U形耦合槽(14)、兩組橫向槽(15)均為對(duì)第一金屬覆銅層(I)腐蝕而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加載PIN管的基片集成波導(dǎo)可調(diào)濾波器，其特征在于:所述金屬化通孔陣列(4)在上下相對(duì)的L形耦合槽(13)之間、上下相對(duì)的U形耦合槽(14)之間中斷，形成連續(xù)耦合窗口。
【文檔編號(hào)】H01P1/208GK104241738SQ201410473521
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】林先其, 程飛, 江源, 于家偉, 聶麗英, 張瑾, 宋開軍, 樊勇 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)