CN103872410A - 带通滤波器 - Google Patents

Abstract

一种带通滤波器，包括基体，以及设置在所述基体外侧的输入端电极、输出端电极、接地端电极，所述基体包括多层的基板；上述带通滤波器利用LTCC技术实现无通孔设计，内部结构简单，只需少量丝网便可完成电路印刷，不同层的基板之间无需通孔连接，大大降低了问题产品出现的几率，工序少、成本低，并可以实现带内低插损、带外高抑制，并且品质因数高、稳定性高。

Description

带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种带通滤波器，特别是涉及一种利用低温共烧陶瓷（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic）技术制造的带通滤波器。

背景技术

低温共烧陶瓷技术（LTCC）是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带作为电路基板材料，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，在900℃左右烧结，制成三维电路网络的无源器件。

在无线通信尤其是射频电路的前端，带通滤波器是非常重要的器件。随着无线通信的迅速发展，对微波器件小型化的要求越来越高。利用低温共烧陶瓷（LTCC）技术，可以将电路中所用的无源器件，如电容、电感、电阻等完全掩埋在介质中，并通过通孔实现不同层元件及电极的导通，实现滤波器的小型化。但是在加工制备过程中，通孔的存在不但增加了制备工序，而且通孔填充不良造成了大量产品存在质量问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种无通孔设计的带通滤波器。

一种带通滤波器，包括基体、设置在所述基体外侧的输入端电极、设置在所述基体外侧的输出端电极、设置在所述基体外侧的接地端电极；

所述基体包括多层的基板，所述基体依次包括：

第一基板和设于所述第一基板上的作为屏蔽层的导体面层；

第二基板和设于所述第二基板上的第一微带线、第二微带线，第一微带线和第二微带线之间绝缘并相互耦合，第一微带线一端连接所述输入端电极而另一端连接所述接地端电极，第二微带线一端连接所述输出端电极而另一端连接所述接地端电极；

第三基板和设于所述第三基板上的第一导体面层、第二导体面层，所述第一导体面层连接所述输入端电极，所述第二导体面层连接所述输出端电极；

第四基板和设于所述第四基板上的第三导体面层；

第五基板和设于所述第五基板上的第四导体面层、第五导体面层，所述第四导体面层连接所述输入端电极，所述第五导体面层连接所述输出端电极；

第六基板和设于所述第六基板上的第一接地导体面层，所述第一接地导体面层连接所述接地端电极；

第七基板和设于其所述第七基板的第六导体面层、第七导体面层，所述第六导体面层连接所述输入端电极，所述第七导体面层连接所述输出端电极；

第八基板和设于所述第八基板上的第二接地导体面层，所述第二接地导体面层连接所述接地端电极。

在其中一个实施例中，所述基体还包括第九基板，所述第九基板设置于所述第二接地导体面层上。

在其中一个实施例中，所述基体还包括标识部，所述标识部设置于所述基体外表面。

在其中一个实施例中，所述标识部为长方体状的釉料，所述标识部设置于所述第八基板上。

在其中一个实施例中，所述第一基板上作为屏蔽层的导体面层为四块均匀分布在所述第一基板上的方形的导体面层。

在其中一个实施例中，所述第一微带线和所述第二微带线呈弯曲条状，所述第一微带线和所述第二微带线在所述第二基板上呈轴对称分布。

在其中一个实施例中，所述第一导体面层、所述第二导体面层、所述第四导体面层、所述第五导体面层、所述第六导体面层、所述第七导体面层都呈方形且边上具有一凸出部。

所述第一导体面层和所述第二导体面层在所述第三基板上呈轴对称分布，所述第四导体面层和所述第五导体面层在所述第五基板上呈轴对称分布，所述第六导体面层和所述第七导体面层在所述第七基板上呈轴对称分布。

所述第一导体面层的凸出部、第四导体面层的凸出部、第六导体面层的凸出部连接所述输入端电极，所述第二导体面层的凸出部、第五导体面层的凸出部、第七导体面层的凸出部连接所述输出端电极。

在其中一个实施例中，所述第一接地导体面层和所述第二接地导体面层呈方形且边上具有一凸出部，所述第一接地导体面层的凸出部、所述第二接地导体面层的凸出部连接所述接地端电极。

在其中一个实施例中，所述基板由陶瓷材料构成。

在其中一个实施例中，所述作为屏蔽层的导体面层、第一导体面层至第七导体面层、第一接地导体面层、第二接地导体面层、输入端电极、输出端电极、接地端电极都是由金属材料构成，所述金属材料包括金、银、铜的至少一种。

上述带通滤波器，输入端电极、输出端电极、接地端电极都设置在基体的外侧，利用LTCC技术使内部的微带线和导体面层在基体外侧就实现电路连接，从而实现无通孔设计，内部结构简单，只需少量丝网便可完成电路印刷，不同层的基板之间无需通孔连接，大大降低了问题产品出现的几率，工序少、成本低，并可以实现带内低插损、带外高抑制，并且品质因数高、稳定性高。

附图说明

图1为二阶交叉耦合带通滤波器电路图；

图2为本发明一个实施例的带通滤波器示意图；

图3为本发明一个实施例的基体示意图；

图4为本发明一个实施例的第一基板示意图；

图5为本发明一个实施例的第二基板示意图；

图6为本发明一个实施例的第三基板示意图；

图7为本发明一个实施例的第四基板示意图；

图8为本发明一个实施例的第五基板示意图；

图9为本发明一个实施例的第六基板示意图；

图10为本发明一个实施例的第七基板示意图；

图11为本发明一个实施例的第八基板示意图；

图12为本发明一个实施例的第九基板示意图；

图13为本发明一个实施例带通滤波器的散射参数曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，为二阶交叉耦合带通滤波器电路图，为本发明等效电路图。电路中包括输入端P1、输出端P2、微带线ML1、微带线ML2、交叉藕合电容C1、电容C2和电容C3，电路为对称设置，微带线ML1和电容C2并联连接，微带线ML2和电容C3并联连接，分别形成两个谐振回路，两个谐振回路分别接地，两个谐振回路并联有电容C1，形成滤波器电路。其中，交叉藕合电容C1的引入是为了在阻带内增加传输零点，微带线ML1和电容C2形成的谐振回路、微带线ML2和电容C3形成的谐振回路、微带线ML1和微带线ML2的藕合是确定整个电路中心频率的主要因素。

图2为本发明一个实施例的带通滤波器示意图，请结合图2，一种带通滤波器，包括呈立方体的基体1、设置在基体1上表面长方体状的釉料的标识部2，设置在基体1外侧的输入端电极3、设置在基体1外侧的输出端电极4、设置在基体1外侧的接地端电极5和接地端电极6。标识部2带有颜色，主要用来识别产品结构的底面和正面。当然，作为标识部，标识部2也可以位于基体1外表面的任意位置，只要起到标识作用即可。标识部2的主要作用在于：在将该器件焊贴在电子线路板上的时候，能方便工人或者机器快速辨别并安装，从而提高了工作效率。

输入端电极3和输出端电极4呈带状，分别贴附于基体1两侧中间，并且顺着基体1的上下表面稍有延伸，以保证产品的焊接性，还可以增加基体1和输入端电极3、输出端电极4之间的坚固稳定度。接地端电极5和接地端电极6呈带状，分别贴附于基体1另两侧中间，并且也顺着基体1的上下表面稍有延伸并相对于基体1的上下表面具有突出部分，以保证产品的焊接性，且可以增加基体1和接地端电极5、接地端电极6之间的坚固稳定度。

请参考图3至图11，基体1包括多层的基板，基体1由底至上依次包括的基板为：第一基板100、第二基板200、第三基板300、第四基板400、第五基板500、第六基板600、第七基板700、第八基板800。

见图4，第一基板100和设于第一基板100上的四块均匀分布在第一基板100上的方形的导体面层102、导体面层104、导体面层106、导体面层108，四块导体面层呈中心对称排列，构成屏蔽层，主要作用是屏蔽掉外部对基体1的电场、磁场干扰，以及屏蔽掉基体1本身对外界可能造成的电场、磁场干扰。

见图5，第二基板200和设于第二基板200上的第一微带线220、第二微带线240，第一微带线220和第二微带线240之间绝缘并相互耦合，第一微带线220和第二微带线240呈弯曲条状，第一微带线220和第二微带线240在第二基板200上呈轴对称分布（以接地端电极5和接地端电极6之间的连接线为轴）。第一微带线220的一端222连接输入端电极3，另一端224连接接地端电极5，第二微带线240的一端242连接输出端电极4，另一端244连接接地端电极5，从而实现了图1电路中的通路P1-ML1-地、通路P2-ML2-地。第一微带线220和第二微带线240是耦合能量的主体，第一微带线220和第二微带线240的长度、相互间距对带通滤波器的中心工作频率有直接影响，设计者可以按需调节。

见图6，第三基板300和设于第三基板300上的第一导体面层320、第二导体面层340，第一导体面层320呈方形且边上具有一凸出部322，凸出部322连接输入端电极3，第二导体面层340呈方形且边上具有一凸出部342，凸出部342连接输出端电极4。以接地端电极5和接地端电极6之间的连接线为轴，第一导体面层320和第二导体面层340在第三基板300上呈轴对称分布。

见图7，第四基板400和设于第四基板400上的第三导体面层420，第三导体面层420呈方形。

见图8，第五基板500和设于第五基板500上的第四导体面层520、第五导体面层540，第四导体面层520与第一导体面层320形状一致，都是呈方形且边上具有一凸出部522，凸出部522连接输入端电极3；第五导体面层540与第二导体面层340形状一致，都是呈方形且边上具有一凸出部542，凸出部542连接输出端电极4。以接地端电极5和接地端电极6之间的连接线为轴，第四导体面层520和第五导体面层540在第五基板500上呈轴对称分布。

于是，第三基板300上的第一导体面层320、第二导体面层340、第四基板400上的第三导体面层420、第五基板500上的第四导体面层520和第五导体面层540共同构成了图1电路中的耦合电容C1。

见图9，第六基板600和设于第六基板600上的第一接地导体面层620，第一接地导体面层620呈方形，且一对边上分别具有一凸出部，分别凸出部622、凸出部624，凸出部622连接接地端电极6，凸出部624连接接地端电极5。在其他实施例中，还可以只有一个连接接地端电极的凸出部。

见图10，第七基板700和设于第七基板700上的第六导体面层720、第七导体面层740，第六导体面层720与第一导体面层320形状一致，都是呈方形且边上具有一凸出部722，凸出部722连接输入端电极3；第七导体面层740与第二导体面层340形状一致，都是呈方形且边上具有一凸出部742，凸出部742连接输出端电极4。以接地端电极5和接地端电极6之间的连接线为轴，第六导体面层720和第七导体面层740在第七基板700上呈轴对称分布。

见图11，第八基板800和设于第八基板800上的第二接地导体面层820，第二接地导体面层820与第一接地导体面层620形状一致，都呈方形且一对边上分别具有一凸出部，分别凸出部822、凸出部824，凸出部822连接接地端电极6，凸出部824连接接地端电极5。

于是，第五基板500上的第四导体面层520、第一接地导体面层620、第七基板700上的第六导体面层720、第二接地导体面层820便构成了图1电路中的接地电容C2；第五基板500上的第五导体面层540、第一接地导体面层620、第七基板700上的第七导体面层740、第二接地导体面层820便构成了图1电路中的接地电容C3。至此，上述结构便实现了图1的带通滤波电路，形成了带通滤波器。设计者可通过调节上述导体面层的形状和大小，以及改变上述基板的厚度来调整各个电容的大小。

上述带通滤波器，输入端电极3、输出端电极4、接地端电极5和接地端电极6都设置在基体1的外侧，利用LTCC技术使内部的上述微带线和导体面层在基体1外侧就实现电路连接，从而实现无通孔设计，内部结构简单，只需少量丝网便可完成电路印刷，不同层的基板之间无需通孔连接，大大降低了问题产品出现的几率，工序少、成本低，并可以实现带内低插损、带外高抑制，并且品质因数高、稳定性高。

在本实施例中，基体1还包括第九基板900，见图12，第九基板900设置于第八基板800上的第二接地导体面层820上。第九基板900既可以作为第八基板800的保护层（例如用于保护第二接地导体面层820），也可以作为带通滤波器的标识部，起标识作用，用来标识带通滤波器为上面还是底面。作为标识部时，第九基板900也可为带明显颜色的长方体状的陶瓷釉料。

在本实施例中，上述基板由陶瓷材料构成，例如基板为生瓷带。

上述作为屏蔽层的导体面层102、导体面层104、导体面层106、导体面层108、第一导体面层320至第七导体面层740、第一接地导体面层620、第二接地导体面层820、输入端电极3、输出端电极4、接地端电极5、接地端电极6都是由金属材料构成，金属材料包括金、银、铜中的至少一种，还可以按需对上述金属体实施电镀处理。在本实施例中，输入端电极3、输出端电极4、接地端电极5、接地端电极6由金属银构成电极主体，然后电镀一层镍，最后电镀上一层锡。

如图13所示，是本发明带通滤波器的散射参数(s-Parameters)曲线，包括回波损耗曲线(S11)和插入损耗曲线(S21)，带外有两个传输零点，增加了带通滤波器的带外抑制，提高了滤波器的性能。

上述带通滤波器进一步缩小了产品尺寸，缩减了制备工序，降低了生产成本，提高了生产效率，保证产品质量的稳定性。上述带通滤波器可以应用于各种移动终端通信系统中，尤其适用于蓝牙系统和无线局域网(WLAN)系统。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括基体、设置在所述基体外侧的输入端电极、设置在所述基体外侧的输出端电极、设置在所述基体外侧的接地端电极；

所述基体包括多层的基板，所述基体依次包括：

第一基板和设于所述第一基板上的作为屏蔽层的导体面层；

第二基板和设于所述第二基板上的第一微带线、第二微带线，第一微带线和第二微带线之间绝缘并相互耦合，第一微带线一端连接所述输入端电极而另一端连接所述接地端电极，第二微带线一端连接所述输出端电极而另一端连接所述接地端电极；

第三基板和设于所述第三基板上的第一导体面层、第二导体面层，所述第一导体面层连接所述输入端电极，所述第二导体面层连接所述输出端电极；

第四基板和设于所述第四基板上的第三导体面层；

第五基板和设于所述第五基板上的第四导体面层、第五导体面层，所述第四导体面层连接所述输入端电极，所述第五导体面层连接所述输出端电极；

第六基板和设于所述第六基板上的第一接地导体面层，所述第一接地导体面层连接所述接地端电极；

第七基板和设于其所述第七基板的第六导体面层、第七导体面层，所述第六导体面层连接所述输入端电极，所述第七导体面层连接所述输出端电极；

第八基板和设于所述第八基板上的第二接地导体面层，所述第二接地导体面层连接所述接地端电极。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述基体还包括第九基板，所述第九基板设置于所述第二接地导体面层上。

3.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述基体还包括标识部，所述标识部设置于所述基体外表面。

4.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述标识部为长方体状的釉料，所述标识部设置于所述第八基板上。

5.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一基板上作为屏蔽层的导体面层为四块均匀分布在所述第一基板上的方形的导体面层。

6.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一微带线和所述第二微带线呈弯曲条状，所述第一微带线和所述第二微带线在所述第二基板上呈轴对称分布。

7.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一导体面层、所述第二导体面层、所述第四导体面层、所述第五导体面层、所述第六导体面层、所述第七导体面层都呈方形且边上具有一凸出部；

所述第一导体面层和所述第二导体面层在所述第三基板上呈轴对称分布，所述第四导体面层和所述第五导体面层在所述第五基板上呈轴对称分布，所述第六导体面层和所述第七导体面层在所述第七基板上呈轴对称分布；

所述第一导体面层的凸出部、第四导体面层的凸出部、第六导体面层的凸出部连接所述输入端电极，所述第二导体面层的凸出部、第五导体面层的凸出部、第七导体面层的凸出部连接所述输出端电极。

8.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一接地导体面层和所述第二接地导体面层呈方形且边上具有一凸出部，所述第一接地导体面层的凸出部、所述第二接地导体面层的凸出部连接所述接地端电极。

9.根据权利要求1～8任一项所述的带通滤波器，其特征在于，所述基板由陶瓷材料构成。

10.根据权利要求1～8任一项所述的带通滤波器，其特征在于，所述作为屏蔽层的导体面层、第一导体面层至第七导体面层、第一接地导体面层、第二接地导体面层、输入端电极、输出端电极、接地端电极都是由金属材料构成，所述金属材料包括金、银、铜中的至少一种。

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