CN106025455A

CN106025455A - 基于ltcc的超小型高性能低通滤波器

Info

Publication number: CN106025455A
Application number: CN201610383923.9A
Authority: CN
Inventors: 王鑫; 李博文; 戴永胜
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-10-12

Abstract

本发明公开了一种基于LTCC的超小型高性能低通滤波器，包括外部表贴的50欧姆输入/输出接口、两个接地端口、两个空端口以及内部集成的多层结构实现的三个并联谐振单元和三个接地电容，上述结构均采用LTCC工艺实现。本发明的滤波器具有过渡带陡峭、插损小、驻波好、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，适用于相应微波频段的通信以及对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。

Description

基于LTCC的超小型高性能低通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别是一种基于LTCC的超小型高性能低通滤波器。

背景技术

近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波滤波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，现在的使用频段已经相当拥挤，所以对于滤波器的性能提出了更高的要求特别是过渡带的陡峭性以及尺寸方面的要求。

LTCC工艺具有元件集成度高的特点，特别是在要求小型化的射频电路系统中，器件尺寸成为一个器件评估的重要指标，本例中克服了在极小尺寸下实现高性能的难点，实现了高性能、小型化、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本的新型超小型高性能低通通滤波器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LTCC的集总结构的新型类似BGA封装的体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的低通滤波器。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于LTCC的超小型高性能低通滤波器，其整体外形为一个长方体，其中包括表贴的50欧姆阻抗输入端口IN、输出端口OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空端口NC1、第二空端口NC2、第一屏蔽层SD1、第二屏蔽层SD2、屏蔽层连接柱VIA0、接地端连接柱第一通孔VIA1、第二通孔VIA2、内部集成的多层结构的电感电容第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及连接这些电感电容的圆柱通孔第三通孔VIA3、第四通孔VIA4、第五通孔VIA5、第六通孔VIA6、第七通孔VIA7、第八通孔VIA8、第九通孔VIA9、第十通孔VIA10、第十一通孔VIA11、第十二通孔VIA12。各个端口输入端口IN、输出端口OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空端口NC1、第二空端口NC2均在同一平面上，且在滤波器的表面，第一屏蔽层SD1和第二屏蔽层SD2所在平面与各个端口所在平面平行且关于滤波器的中心平面上下对称，且第一屏蔽层SD1通过第一通孔VIA1和第二通孔VIA2分别与第一接地端GND1和第二接地端GND2连接，在两个屏蔽层之间的空间集成了三级并联谐振单元和三个接地电容C4、C5、C6以及电感电容之间的连接通孔，第一级谐振单元由L1、C1构成，第二级谐振单元由L2、C2构成，第三级谐振单元由L3、C3构成，第三通孔VIA3两端分别连接输入端口IN和第四电容C4，第四通孔VIA4两端分别连接第四电容C4和第一电感L1，第五通孔VIA5两端分别连接第一电感L1和第一电容C1，第六通孔VIA6两端分别连接第一电容C1和第五电容C5，第七通孔VIA7和第八通孔VIA8两端分别连接第二电感L2和第二电容C2，第九通孔VIA9两端分别连接第二电感L2和第六电容C6，第十通孔VIA10和第十一通孔VIA11两端分别连接第三电感L3和第三电容C3，第十二通孔VIA12两端分别连接输出端口OUT和第三电感L3。

与现有技术相比，本发明采用LTCC工艺实现，带来的显著优点有：（1）带内平坦、通带内插损低；（2）滤波器过渡带陡峭；（3）体积小、重量轻、可靠性高；（4）电性能优异，阻带抑制高；（5）使用安装方便，易于系统中与其他系统集成。

附图说明

图1 是本发明基于LTCC的超小型高性能低通滤波器的外形及内部结构示意图。

图2是本发明基于LTCC的超小型高性能低通滤波器输出端口的传输参数和输入端口的反射参数的特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明基于LTCC的超小型高性能低通滤波器，该滤波器其整体外形为一个长方体结构，其中包括表贴的50欧姆阻抗输入端口IN、输出端口OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空端口NC1、第二空端口NC2、第一屏蔽层SD1、第二屏蔽层SD2、屏蔽层连接柱VIA0、接地端连接柱第一通孔VIA1、第二通孔VIA2、内部集成的多层结构的电感电容第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及连接这些电感电容的圆柱通孔第三通孔VIA3、第四通孔VIA4、第五通孔VIA5、第六通孔VIA6、第七通孔VIA7、第八通孔VIA8、第九通孔VIA9、第十通孔VIA10、第十一通孔VIA11、第十二通孔VIA12。各个端口输入端口IN、输出端口OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空端口NC1、第二空端口NC2均在同一平面上，且在滤波器的表面，第一屏蔽层SD1和第二屏蔽层SD2所在平面与各个端口所在平面平行且关于滤波器的中心平面上下对称，且第一屏蔽层SD1通过第一通孔VIA1和第二通孔VIA2分别与第一接地端GND1和第二接地端GND2连接，在两个屏蔽层之间的空间集成了三级并联谐振单元和三个接地电容C4、C5、C6以及电感电容之间的连接通孔，第一级谐振单元由L1、C1构成，第二级谐振单元由L2、C2构成，第三级谐振单元由L3、C3构成，第三通孔VIA3两端分别连接输入端口IN和第四电容C4，第四通孔VIA4两端分别连接第四电容C4和第一电感L1，第五通孔VIA5两端分别连接第一电感L1和第一电容C1，第六通孔VIA6两端分别连接第一电容C1和第五电容C5，第七通孔VIA7和第八通孔VIA8两端分别连接第二电感L2和第二电容C2，第九通孔VIA9两端分别连接第二电感L2和第六电容C6，第十通孔VIA10和第十一通孔VIA11两端分别连接第三电感L3和第三电容C3，第十二通孔VIA12两端分别连接输出端口OUT和第三电感L3。

本发明基于LTCC的超小型高性能低通滤波器在具有极好过渡带陡峭性，极低插损等滤波器性能的同时，具有尺寸极小的特点，尺寸仅为1.6mm×0.8mm×0.5mm。

为了充分反映本发明中滤波器的性能，采用了Ansoft公司的HFSS仿真软件进行建模、仿真，得到的输出端口的传输参数和输入端口的反射参数曲线如图2所示，横坐标为扫描频率，纵坐标为分S21和S11的分贝数，由m1可以看到该低通滤波器的通带范围（DC—2.025GHz）内，插入损耗最大才不到1.37dB，由m2、m3可以看到通带外2.4GHz处抑制度已经达到20dB以上，而且带外高端抑制度很高，6GHz处达到-26dB以下，由m4可以看到通带内输入端口回波损耗均优于-17dB，反映出了优异的滤波器性能。

Claims

1.一种基于LTCC的超小型高性能低通滤波器，其特征在于：包括表贴的50欧姆阻抗输入端口（IN）、输出端口（OUT）、第一接地端（GND1）、第二接地端（GND2）、第一空端口（NC1）、第二空端口（NC2）、第一屏蔽层（SD1）、第二屏蔽层（SD2）、屏蔽层连接柱（VIA0）、接地端连接柱（第一通孔（VIA1）、第二通孔（VIA2））、内部集成的多层结构的电感电容第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4），以及连接这些电感电容的圆柱通孔第三通孔（VIA3）、第四通孔（VIA4）、第五通孔（VIA5）、第六通孔（VIA6）、第七通孔（VIA7）、第八通孔（VIA8）、第九通孔（VIA9）、第十通孔（VIA10）、第十一通孔（VIA11）、第十二通孔（VIA12）；输入端口（IN）、输出端口（OUT）、第一接地端（GND1）、第二接地端（GND2）、第一空端口（NC1）、第二空端口（NC2）均在同一平面上，且在滤波器的表面，第一屏蔽层（SD1）和第二屏蔽层（SD2）所在平面与各个端口所在平面平行且关于滤波器的中心平面上下对称，且第一屏蔽层（SD1）通过第一通孔（VIA1）和第二通孔（VIA2）分别与第一接地端（GND1）和第二接地端（GND2）连接，在两个屏蔽层之间的空间集成了三级并联谐振单元和三个接地电容（C4、C5、C6）以及电感电容之间的连接通孔，第一级谐振单元由L1、C1构成，第二级谐振单元由L2、C2构成，第三级谐振单元由L3、C3构成，第三通孔（VIA3）两端分别连接输入端口（IN）和第四电容（C4），第四通孔（VIA4）两端分别连接第四电容（C4）和第一电感（L1），第五通孔（VIA5）两端分别连接第一电感（L1）和第一电容（C1），第六通孔（VIA6）两端分别连接第一电容（C1）和第五电容（C5），第七通孔（VIA7）和第八通孔（VIA8）两端分别连接第二电感（L2）和第二电容（C2），第九通孔（VIA9）两端分别连接第二电感（L2）和第六电容（C6），第十通孔（VIA10）和第十一通孔（VIA11）两端分别连接第三电感（L3）和第三电容（C3），第十二通孔（VIA12）两端分别连接输出端口（OUT）和第三电感（L3）。

2.根据权利要求1所述的基于LTCC的超小型高性能低通滤波器，其特征在于：输入端口（IN）、输出端口（OUT）、第一接地端（GND1）、第二接地端（GND2）、第一空端口（NC1）、第二空端口（NC2）、第一屏蔽层（SD1）、第二屏蔽层（SD2）、屏蔽层连接柱（VIA0）、接地端连接柱（第一通孔（VIA1）、第二通孔（VIA2））、内部集成的多层结构的电感电容第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）以及连接这些电感电容的圆柱通孔第三通孔（VIA3）、第四通孔（VIA4）、第五通孔（VIA5）、第六通孔（VIA6）、第七通孔（VIA7）、第八通孔（VIA8）、第九通孔（VIA9）、第十通孔（VIA10）、第十一通孔（VIA11）、第十二通孔（VIA12）均采用低温共烧陶瓷（LTCC）工艺实现。