CN107124151A - 一种低温共烧高通滤波器 - Google Patents
一种低温共烧高通滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107124151A CN107124151A CN201710386310.5A CN201710386310A CN107124151A CN 107124151 A CN107124151 A CN 107124151A CN 201710386310 A CN201710386310 A CN 201710386310A CN 107124151 A CN107124151 A CN 107124151A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- sheet metal
- filter structures
- parallel
- filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种低温共烧高通滤波器,属于微波功能器件技术领域。本发明内电极包括顺序连接的三个LC滤波结构,第一LC滤波结构和第二LC滤波结构分别与两个输入输出电极连接,实现外部信号的输入和输出,两个接地电感分别与第一LC滤波结构和第二LC滤波结构)连接,形成了五阶LC电路滤波形式。本发明中LC滤波结构使用平面蛇形金属片作为电感元件以及位于其上方或者下方的平行金属片通过部分耦合形成平板式电容,通过这种金属片之间新颖的耦合方式形成滤波电路。本发明实现了滤波器体积小型化,同时具有通带损耗小,通带电压驻波比小,通带频率宽的性能优势。
Description
技术领域
本发明属于微波功能器件技术领域,具体涉及一种低温共烧高通滤波器。
背景技术
微波滤波器作为微波系统中最重要的无源器件之一,被广泛应用在射频通信电路中,进而对特定频率信号进行有效的滤除,得到需要的频率信号。高通滤波器是一种允许高于截止频率的高频信号通过,阻止频率低于截止频率的信号通过的滤波器。随着工业技术的不断进步和发展,新型电子系统对组装密度和功能的要求不断增加,微波滤波器正朝着小型化,高性能的方向发展。故而,减小滤波器的体积以及提高滤波器的性能仍然是滤波器研究领域中的两大重要课题。
为了优化滤波器的性能和减小体积,基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)技术的多层滤波器设计近来备受关注。从LTCC滤波器的诞生至今,研究人员提出了大量结构去实现LTCC滤波器的功能,就目前来看,LTCC滤波器主要分为两类:LC型滤波器和带状线型滤波器。对于带状线型滤波器是使用传输线作为谐振单元,产生谐振点实现滤波功能。然而,带状线型滤波器在制作的过程中,由于工艺误差,会存在滤波器合格率不高的现象。而LC型的滤波器是使用较细的传输线通过绕线方式去实现电感功能,而电容是通过建立平行板电容来实现的。这种实现方式在生产时合格率较高,但存在尺寸较大且结构复杂的不足,提高了制作难度,不利于滤波器的微型化。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种新型低温共烧高通滤波器,通过金属片之间新颖的耦合方式实现了电容和电感的集成,进而形成滤波电路,从而获得通带损耗小,通带频率宽的高通滤波器。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种低温共烧高通滤波器,包括:介质层中内电极包括:金属接地层,金属接地层的上方设有第一LC滤波结构、第一接地电感、第二接地电感,第二LC滤波结构和第三LC滤波结构;第一LC滤波结构和第二LC滤波结构的形状和尺寸相近,二者均包括平面蛇形金属片及位于平面蛇形金属片上方或者下方与之部分耦合的平行金属片;第一LC滤波结构中的下层平行蛇形金属片的一端与第一输入输出电极连接,其另一端为开路,第二LC滤波结构中的上层平行蛇形金属片的一端与第二输入输出电极连接,其另一端为开路;两个平行金属片部分交错并设置在介质层中不同平面内,两个平行金属片的一端形成弯折形耦合部分,所述弯折形耦合部分构成第三LC滤波结构,两个平行金属片的另一端分别与其相应平面蛇形金属片部分耦合;
第一接地电感的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与上层平行金属片相连,其另一端与设于输入输出电极相对面上的外接地金属层相连,所述第一接地电感与下层平面蛇形金属片部分耦合;第二接地电感的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与下层平行金属片相连,其另一端与设于输入输出电极相对面上的外接地金属层相连,所述第二接地电感与上层平面蛇形金属片部分耦合;并且,所述第一接地电感与所述第二接地电感互不耦合。
进一步地,本发明中平面蛇形金属片是由多个金属片单元首尾相连形成迂回状弯折结构。
根据本发明实施例,本发明中平面蛇形金属片的弯折角度为直角。
进一步地,本发明中平行金属片包括相连的耦合金属片和连接金属片,耦合金属片形状与平面蛇形金属片耦合部分形状相近。
进一步地,本发明中金属接地层是采用LTCC工艺制作,在介质层上印刷银电极,将接地金属层与设于介质层相对面的两个外接地金属层相连,实现接地金属层接地,进而为内部电极提供参考地。
本发明中三个LC滤波结构顺序连接,并且第一LC滤波结构和第二LC滤波结构分别与两个外接输入输出电极连接,实现外部信号的输入和输出,两个接地电感分别与第一LC滤波结构和第二LC滤波结构连接,形成了五阶LC电路滤波形式。
本发明中LC滤波结构使用LTCC工艺制作,具体是使用平面蛇形金属片作为电感元件以及位于其上方或者下方的平行金属片通过部分耦合形成平板式电容。根据本领域普通知识可知:平面蛇形金属片的形状和尺寸以及平行金属片与蛇形金属片的耦合面积和二者间距,可以根据实际设计滤波器性能需求进行合理设置,故此本发明中对上述几个技术特征不做限定。
本发明中通过将外接输入金属和外接输出电极分别与第一LC滤波结构和第二LC滤波结构相连,用以实现外部信号的输入和输出。本发明中LC滤波结构使用LTCC工艺制作,具体地是使用蛇形电感和电容,
进一步地,本发明提供了一个用于通带在5GHz~10GHz范围内的低温共烧高通滤波器的技术方案,具体如下:
一种低温共烧高通滤波器,包括:介质层1中内电极包括:金属接地层,金属接地层的上方设有第一LC滤波结构、第一接地电感、第二接地电感,第二LC滤波结构和第三LC滤波结构;第一LC滤波结构和第二LC滤波结构的形状和尺寸相近,二者均包括平面蛇形金属片及位于平面蛇形金属片上方或者下方与之部分耦合的平行金属片;平面蛇形金属片是由六个小金属片首尾相连所形成的迂回状弯折结构,任意两个相邻小金属片呈直角相连;
第一LC滤波结构中的下层平行蛇形金属片的一端与外接输入输出电极连接,其另一端为开路;从与上述外接输入输出端连接的小金属片至末端小金属片的尺寸具体如下:第一金属片长度范围为0.4mm~0.5mm,第二金属片长度范围为0.3mm~0.4mm,第三金属片的长度范围为0.4mm~0.6mm,第四金属片的长度范围为0.3mm~0.4mm,第五金属片的长度范围为0.2mm~0.3mm,第六金属片的长度范围为0.4mm~0.5mm;
第二LC滤波结构中的上层平行蛇形金属片的一端与另一外接输入输出电极连接,其另一端为开路;从与上述外接输入输出端连接的小金属片至末端小金属片的尺寸具体如下:第一金属片长度范围为0.4mm~0.5mm,第二金属片长度范围为0.3mm~0.4mm,第三金属片的长度范围为0.4mm~0.6mm,第四金属片的长度范围为0.3mm~0.4mm,第五金属片的长度范围为0.2mm~0.3mm,第六金属片的长度范围为0.4mm~0.5mm;
两个平行金属片部分交错并设置在介质层中两个平行平面内,两个平行金属片的一端形成弯折形耦合部分,所述弯折形耦合部分构成第三LC滤波结构;第三LC滤波结构中任一金属片均是由三个小金属片首尾相连所形成的迂回状弯折结构,任意两个相邻小金属片呈直角相连,两侧金属片的长度范围均为0.2mm~0.4mm,夹在两侧金属片之间的金属片的长度范围为0.3mm~0.4mm;两个平行金属片的另一端分别与其相应平面蛇形金属片部分耦合;
第一接地电感的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与上层平行金属片相连,其另一端与设于输入输出电极相对面上的外接地金属层相连,所述第一接地电感与下层平面蛇形金属片部分耦合;第二接地电感的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与下层平行金属片相连,其另一端与设于输入输出电极相对面上的外接地金属层相连,所述第二接地电感与上层平面蛇形金属片部分耦合;并且,所述第一接地电感与所述第二接地电感互不耦合,两个接地电感的尺寸相近,均是由五片小金属片首尾相连形成的迂回状弯折结构,从远离接地端的小金属片至靠近接地端小金属片的具体尺寸如下:第七金属片的长度范围为0.2mm~0.3mm,第八金属片的长度范围为0.45mm~0.55mm,第九金属片的长度范围为0.3~0.4mm,第十金属片的长度范围为0.70~0.75mm。
本技术方案中介质层是采用介电常数为8.4的陶瓷材料,通过LTCC薄片层叠制作以填充内部电极。
本技术方案中金属接地层与内电极距离的最小值在0.18~0.24mm范围内。
本技术方案中平行金属片与相应平面蛇形金属片耦合部分距离输入输出电极所在平面的距离在0.4~0.5mm。
本技术方案中LC滤波结构中平面蛇形金属片所在平面与平行金属片所在平面之间的垂直距离在0.03~0.05mm。
本发明技术方案LC滤波结构或者接地电感中金属片的宽度均在0.08mm~0.12mm范围内。
本发明的有益效果是:
本发明LC滤波结构使用平面蛇形金属片作为电感元件以及位于其上方或者下方的平行金属片通过部分耦合形成平板式电容,通过新型耦合结构,使得滤波器在实现体积小型化的同时,具有通带损耗小,通带电压驻波比小,通带频率宽的性能优势。
附图说明
图1为本发明基于LTCC工艺的微波高通滤波器的立体结构示意图;
图2为本发明基于LTCC工艺的微波高通滤波器立体结构示意图的三视图;
图3为本实施例基于LTCC工艺的微波高通滤波器在0~11GHz频率下S21、S21的性能曲线;
图4为本实施例基于LTCC工艺的微波高通滤波器在0~11GHz频率下电压驻波比VSWR性能测试曲线;
其中,1为介质层,101为第一输入输出电极,102为第二输入输出电极,103为外接地金属层,2为金属接地层,3为第一LC滤波结构,4为第二LC滤波结构,5为第三LC滤波结构,6为第一接地电感,7为第二接地电感。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明具体实施例进行详细说明:
参考图1所示内容,本发明实施例提供了一种基于LTCC工艺的微波高通滤波器,包括:介质层1,介质层1一面设置有相互独立的第一外接输入输出电极101和第二外接输入输出电极102,两外接输入输出电极之间设有一外接地金属层103,介质层1相对一面设有三个外接地金属层103;介质层1中内电极包括:金属接地层2,金属接地层通过上述四个外接地金属层103实现接地,金属接地层2的上方设有第一LC滤波结构3、第二LC滤波结构4、第三LC滤波结5、第一接地电感6和第二接地电感7;第一LC滤波结构3和第二LC滤波结构4的形状和尺寸相近,二者均包括平面蛇形金属片及位于平面蛇形金属片上方或者下方与之部分耦合的平行金属片;第一LC滤波结构3中的下层平行蛇形金属片的一端与第一输入输出电极101连接,其另一端为开路,第二LC滤波结构4中的上层平行蛇形金属片的一端与第二输入输出电极102连接,其另一端为开路;两个平行金属片部分交错并设置在介质层1中不同平面内,两个平行金属片的一端形成弯折形耦合部分,所述弯折形耦合部分构成第三LC滤波结构5,两个平行金属片的另一端分别与其相应平面蛇形金属片部分耦合;
第一接地电感6的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与上层平行金属片相连,其另一端与设于输入输出电极相对面上的外接地金属层103相连,所述第一接地电感6与下层平面蛇形金属片部分耦合;第二接地电感7的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与下层平行金属片相连,其另一端与上述外接地金属层103相连,所述第二接地电感与上层平面蛇形金属片部分耦合;并且,所述第一接地电感6与所述第二接地电感7互不耦合。
本实施例使用的内电极材料均为金属银,使用的介质材料相对介电常数为8.4。
本发明中LC滤波结构是由两层的金属线构成,具体使用平面蛇形金属片作为电感元件以及位于其上方或者下方的平行金属片通过部分耦合形成平板式电容。三个LC滤波结构顺序连接,并且第一LC滤波结构和第二LC滤波结构分别与两个输入输出电极连接,实现外部信号的输入和输出,两个接地电感分别与第一LC滤波结构和第二LC滤波结构)连接,形成了五阶LC电路滤波形式。
本实施在设计时,电容的设计是依据平行板电容理论设计,而电感是用经验公式估算等效电感。电容C和电感L由以下公式计算:
其中:εr是相对介电常数,ε0是真空介电常数d是平行板电容上下极板间距,
其中:l是导体长度,w为导线宽度,t为导线厚度。
中心频率的计算公式如下:
根据以上三个公式计算可以得到相应的尺寸,本实施将第一LC滤波结构3作为外部信号输入端,第二LC滤波结构4作为外部信号输出端,使用HFSS软件进行建模并仿真优化,最终得到图1所示五阶LC电路的滤波结构。
本实施对三个LC滤波结构3~5及接地电感经过仿真确定尺寸和位置:
第一LC滤波结构3或者第二LC滤波结构4中平面蛇形金属片是由六个小金属片首尾相连所形成的迂回状弯折结构,任意两个相邻小金属片呈直角相连;从与第二输入输出端连接的小金属片至末端小金属片的尺寸具体如下:第一金属片长度为0.45mm,第二金属片长度为0.38mm,第三金属片的长度为0.5mm,第四金属片的长度为0.35mm,第五金属片的范围为0.3mm,第六金属片的长度为0.6mm;
第三LC滤波结构5中任一金属片均是由三个小金属片首尾相连所形成的迂回状弯折结构,任意两个相邻小金属片呈直角相连;两侧金属片的长度均为0.3mm,夹在两侧金属片之间的金属片的长度为0.3mm;
三个LC滤波结构3~5中金属片的宽度都为0.1mm,任一个LC滤波结构中上下金属片之间的距离为0.04mm。
两个接地电感6、7的尺寸相近,均是由五片小金属片首尾相连形成的迂回状弯折结构,从远离接地端的小金属片至靠近接地端小金属片的具体尺寸如下:第七金属片的长度为0.2mm,第八金属片的长度为0.49mm,第九金属片的长度为0.3mm,第十金属片的长度范围为0.74mm。
本实施对于金属接地层2的位置,使用HFSS软件进行优化确定最终图形,最终得到优化参数:金属接地层2平行设置于第一LC滤波结构3下方0.22mm处。
根据上述仿真参数得到的性能仿真结果如图3和图4所示:
图2为实施例在0GHz到10GHz时的插入损耗S21情况。从图2中可以看出:在通频带内(5.05GHz-10GHz),插入损耗小于0.8dB,带宽为4GHz。
图3为实施例在0GHz到10GHz时的驻波比(VSWR)情况。从图2中可以看出:在5.05~10GHz内电压驻波最高位1.225,小于1.5。
以上结合附图对本发明的实施例进行了阐述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,介质层(1)中内电极包括:金属接地层(2),金属接地层(2)的上方设有第一LC滤波结构(3)、第二LC滤波结构(4)、第三LC滤波结构(5)、第一接地电感(6)和第二接地电感(7);
第一LC滤波结构(3)和第二LC滤波结构(4)的形状和尺寸相近,二者均包括平面蛇形金属片及位于平面蛇形金属片上方或者下方与之部分耦合的平行金属片;
第一LC滤波结构(3)中的下层平行蛇形金属片的一端与外接输入输出电极连接,其另一端为开路,第二LC滤波结构(4)中的上层平行蛇形金属片的一端与另一外接输入输出电极连接,其另一端为开路;
两个平行金属片部分交错并设置在介质层(1)中两个平行平面内,两个平行金属片的一端形成弯折形耦合部分,所述弯折形耦合部分构成第三LC滤波结构(5),两个平行金属片的另一端分别与其相应平面蛇形金属片部分耦合;
第一接地电感(6)的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与上层平行金属片相连,其另一端与外接口相连,并且第一接地电感(6)与下层平面蛇形金属片部分耦合;第二接地电感(7)的一端在靠近所述弯折形耦合部分的位置与下层平行金属片相连,其另一端与外接口相连,并且第二接地电感(7)与上层平面蛇形金属片部分耦合;所述第一接地电感(6)与所述第二接地电感互不耦合(7)。
2.根据权利要求1所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,所述平面蛇形金属片是由多个金属片单元首尾相连形成迂回状弯折结构。
3.根据权利要求1所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,所述平面蛇形金属片的弯折角度为直角。
4.根据权利要求1所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,平行金属片包括相连的耦合金属片和连接金属片,耦合金属片形状与平面蛇形金属片耦合部分形状相近。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,LC滤波结构或者接地电感中金属片的宽度均在0.08mm~0.12mm范围内。
6.根据权利要求5所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,金属接地层与内电极距离的最小值在0.18~0.24mm范围内。
7.根据权利要求6所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,平行金属片与相应平面蛇形金属片耦合部分距离外接输入输出电极所在平面的距离在0.4~0.5mm范围内。
8.根据权利要求7所述的一种低温共烧高通滤波器,其特征在于,LC滤波结构(3~5)中平面蛇形金属片所在平面与平行金属片所在平面之间的垂直距离在0.03~0.05mm范围内。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710386310.5A CN107124151A (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种低温共烧高通滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710386310.5A CN107124151A (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种低温共烧高通滤波器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107124151A true CN107124151A (zh) | 2017-09-01 |
Family
ID=59729337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710386310.5A Pending CN107124151A (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种低温共烧高通滤波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107124151A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040263283A1 (en) * | 2003-06-30 | 2004-12-30 | Daxiong Ji | Miniature LTCC 2-way power splitter |
CN201063590Y (zh) * | 2007-04-25 | 2008-05-21 | 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 | 片式emi滤波器 |
CN101621144A (zh) * | 2009-08-11 | 2010-01-06 | 南京理工大学 | 低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器 |
CN102509818A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-06-20 | 无锡南理工科技发展有限公司 | 一种超宽带微型滤波器 |
CN102610882A (zh) * | 2012-03-22 | 2012-07-25 | 南京理工大学常熟研究院有限公司 | 6300兆赫兹微型高通滤波器 |
CN205545171U (zh) * | 2016-01-13 | 2016-08-31 | 深圳振华富电子有限公司 | 叠层式高通滤波器 |
-
2017
- 2017-05-26 CN CN201710386310.5A patent/CN107124151A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040263283A1 (en) * | 2003-06-30 | 2004-12-30 | Daxiong Ji | Miniature LTCC 2-way power splitter |
CN201063590Y (zh) * | 2007-04-25 | 2008-05-21 | 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 | 片式emi滤波器 |
CN101621144A (zh) * | 2009-08-11 | 2010-01-06 | 南京理工大学 | 低损耗高阻带抑制多零点微型滤波器 |
CN102509818A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-06-20 | 无锡南理工科技发展有限公司 | 一种超宽带微型滤波器 |
CN102610882A (zh) * | 2012-03-22 | 2012-07-25 | 南京理工大学常熟研究院有限公司 | 6300兆赫兹微型高通滤波器 |
CN205545171U (zh) * | 2016-01-13 | 2016-08-31 | 深圳振华富电子有限公司 | 叠层式高通滤波器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8531253B2 (en) | Serial L-C resonator with three-dimensional structure and ultra-wide bandpass filter using the same | |
CN208241640U (zh) | 一种ltcc高通滤波器 | |
EP2034551B1 (en) | Bandpass filter, high-frequency module using the same, and radio communication device using them | |
US8717125B2 (en) | Transmission line with left-hand characteristics including an interdigital capacitor with partially overlapping fingers | |
CN108598632B (zh) | 一种具有双零点宽阻带的siw-cpw超宽带滤波器 | |
CN107666298A (zh) | 层叠滤波器 | |
US10840871B2 (en) | Multilayer LC filter | |
CN107408932A (zh) | 双工器 | |
US7095301B2 (en) | Resonator device, filter, duplexer and communication device | |
CN103944525B (zh) | 一种ltcc高通滤波器 | |
US7026893B2 (en) | Dielectric resonator having a multilayer structure | |
CN107134614B (zh) | 一种多层陶瓷微波带通滤波器 | |
CN109301404A (zh) | 一种基于频率选择性耦合的ltcc宽阻带滤波巴伦 | |
CN204244192U (zh) | Lc滤波器电路及高频模块 | |
US7002434B2 (en) | Lumped-element transmission line in multi-layered substrate | |
CN107124151A (zh) | 一种低温共烧高通滤波器 | |
CN215601278U (zh) | 小型化低损耗ltcc带通滤波器 | |
CN115021698A (zh) | 一种电容电感奇偶层分层堆叠谐振器 | |
CN205488435U (zh) | 一种微型l频段叠层宽带带通滤波器 | |
CN105552491B (zh) | 一种微型l频段叠层宽带带通滤波器 | |
CN107017453A (zh) | 基于全波长可调谐谐振器的耦合结构及其可调带通滤波器 | |
JP5300865B2 (ja) | バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器 | |
CN114094292A (zh) | 高抑制lc带通滤波器 | |
CN207251568U (zh) | 一种多层非平面式绕线谐振滤波器 | |
CN102349189A (zh) | 电子元器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170901 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |