CN113363689A - 一种应用于5g通信的高抑制lc带通滤波器 - Google Patents

一种应用于5g通信的高抑制lc带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，包括：陶瓷体，设于陶瓷体底面左端的输入焊盘，设于陶瓷体底面右端的输出焊盘，设于陶瓷体底面中部的接地焊盘，以及设于陶瓷体内部的金属层。本发明的带通滤波器，可达到小型化的目的，且滤波器采用4阶的设计，在带外形成4传输零点，可达到带外高抑制的要求。

Description

一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器，具体涉及一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器。
背景技术
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，在通带内没有放大或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。
在带通滤波器的应用上，不仅要求带通滤波器带外高抑制，而且要求带通滤波器的体积尽可能小，能小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，包括：陶瓷体，设于陶瓷体底面左端的输入焊盘，设于陶瓷体底面右端的输出焊盘，设于陶瓷体底面中部的接地焊盘，以及设于陶瓷体内部的金属层；
所述陶瓷体的介电常数为40，介质损耗小于0.002；
所述金属层包括由下至上依次设置的：
第一金属层，其包含：位于接地焊盘上方的第一极板，由第一极板后侧左端延伸至输入焊盘上方的左延部，以及由第一极板后侧右端延伸至输出焊盘上方的右延部；第一极板通过第一过孔与接地焊盘的左半部电连接；第一极板通过第二过孔与接地焊盘的右半部电连接；
第二金属层，其包含：位于第一极板左半部上方的第二极板，以及位于第一极板右半部上方的第三极板；
第三金属层，其包含：位于第二极板上方的第四极板，由第四极板前侧延伸至输入焊盘上方的第一微带线，位于第三极板上方的第五极板，以及由第五极板前侧延伸至输出焊盘上方的第二微带线；
第四金属层，其包含：位于输入焊盘上方的第六极板，以及位于输出焊盘上方的第七极板；第六极板通过第三过孔与输入焊盘电连接；第七极板通过第四过孔与输出焊盘电连接；
第五金属层，其包含：位于第二极板和第三极板上方的第八极板，以及位于第一极板后侧上方的第三微带线；第三微带线沿左右方向延伸；第八极板的左端还延伸至第六极板上方；第八极板的右端还延伸至第七极板上方；
第六金属层，其包含由左至右依次设置的：第四微带线，第五微带线，第六微带线，以及第七微带线；第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线都沿前后方向延伸；
第四微带线的前端位于第一微带线和第六极板上方，第四微带线的前端通过第五过孔与第六极板、第一微带线电连接；第四微带线的后端位于第一极板左延部的上方，第四微带线的后端通过第六过孔与第一极板的左延部电连接；
第五微带线的前端位于第二极板上方，第五微带线的前端通过第七过孔与第二极板电连接；第五微带线的后端位于位于第三微带线左端的上方，第五微带线的后端通过第八过孔与第三微带线的左端、第一极板电连接；
第六微带线的前端位于第三极板上方，第六微带线的前端通过第九过孔与第三极板电连接；第六微带线的后端位于位于第三微带线右端的上方，第六微带线的后端通过第十过孔与第三微带线的右端、第一极板电连接；
第七微带线的前端位于第二微带线和第七极板上方，第七微带线的前端通过第十一过孔与第七极板、第二微带线电连接；第七微带线的后端位于第一极板右延部的上方，第七微带线的后端通过第十二过孔与第一极板的右延部电连接。
优选的，所述输入焊盘和输出焊盘对称设置。
优选的，所述第二极板和第三极板对称设置。
优选的，所述第四极板和第五极板对称设置。
优选的，所述第一微带线和第二微带线对称设置。
优选的，所述第六极板和第七极板对称设置。
优选的，所述第四微带线和第七微带线对称设置。
优选的，所述第五微带线和第六微带线对称设置。
优选的，所述第八过孔与第十过孔对称设置。
优选的，整个应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器的尺寸为1.6mm×0.8mm×0.7mm。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其整体尺寸为1.6mm×0.8mm×0.7mm，可达到小型化的目的，且滤波器采用4阶的设计，在带外形成4个传输零点，可达到带外高抑制的要求。
本发明采用微波低损耗介质陶瓷，介电常数40，介质损耗小于0.002的介质材料在添加一定比例的粘合剂、分散剂和溶剂后，通过流延工艺形成生瓷材料。所需要的微带线、金属层通过在生瓷片表面印刷形成图案。多层结构叠压在一起，再通过切割烧结成瓷，最后制做成产品。
结构中构成电容的方式是平行板电容，采用高介电常数的材料使电容的面积更小。
结构中构成电感的方式有微带电感，并为了小型化，微带与通孔一起构成所需要的电感，并通过调整孔柱的长度来增加电感量，使得到足够的感量下，结构较简单。
滤波器通带内插损低于1.5dB，带外抑制在4G以及9G都达到40dB以上。
附图说明
图1和图2是本发明滤波器的内部结构示意图；
图3是本发明滤波器的等效电路图；
图4是本发明滤波器的回波损耗曲线图示；
图5是本发明滤波器的插入损耗曲线图示。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
如图1和图2所示，本发明提供一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，整个应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器的尺寸为1.6mm×0.8mm×0.7mm，包括：陶瓷体，设于陶瓷体底面左端的输入焊盘P1，设于陶瓷体底面右端的输出焊盘P2，设于陶瓷体底面中部的接地焊盘GND，以及设于陶瓷体内部的金属层；输入焊盘P1和输出焊盘P2对称设置；所述陶瓷体的介电常数为40，介质损耗小于0.002；
所述金属层包括由下至上依次设置的：
第一金属层，其包含：位于接地焊盘GND上方的第一极板101，由第一极板101后侧左端延伸至输入焊盘P1上方的左延部，以及由第一极板101后侧右端延伸至输出焊盘P2上方的右延部；第一极板101通过第一过孔201与接地焊盘GND的左半部电连接；第一极板101通过第二过孔202与接地焊盘GND的右半部电连接；
第二金属层，其包含：位于第一极板101左半部上方的第二极板102，以及位于第一极板101右半部上方的第三极板103；第二极板102和第三极板103对称设置；
第三金属层，其包含：位于第二极板102上方的第四极板104，由第四极板104前侧延伸至输入焊盘P1上方的第一微带线31，位于第三极板103上方的第五极板105，以及由第五极板105前侧延伸至输出焊盘P2上方的第二微带线32；第四极板104和第五极板105对称设置；第一微带线31和第二微带线32对称设置；
第四金属层，其包含：位于输入焊盘P1上方的第六极板106，以及位于输出焊盘P2上方的第七极板107；第六极板106通过第三过孔203与输入焊盘P1电连接；第七极板107通过第四过孔204与输出焊盘P2电连接；第六极板106和第七极板107对称设置；
第五金属层，其包含：位于第二极板102和第三极板103上方的第八极板108，以及位于第一极板101后侧上方的第三微带线33；第三微带线33沿左右方向延伸；第八极板108的左端还延伸至第六极板106上方；第八极板108的右端还延伸至第七极板107上方；
第六金属层，其包含由左至右依次设置的：第四微带线34，第五微带线35，第六微带线36，以及第七微带线37；第四微带线34、第五微带线35、第六微带线36、第七微带线37都沿前后方向延伸；第四微带线34和第七微带线37对称设置；第五微带线35和第六微带线36对称设置；
第四微带线34的前端位于第一微带线31和第六极板106上方，第四微带线34的前端通过第五过孔205与第六极板106、第一微带线31电连接；第四微带线34的后端位于第一极板101左延部的上方，第四微带线34的后端通过第六过孔206与第一极板101的左延部电连接；
第五微带线35的前端位于第二极板102上方，第五微带线35的前端通过第七过孔207与第二极板102电连接；第五微带线35的后端位于位于第三微带线33左端的上方，第五微带线35的后端通过第八过孔208与第三微带线33的左端、第一极板101电连接；
第六微带线36的前端位于第三极板103上方，第六微带线36的前端通过第九过孔209与第三极板103电连接；第六微带线36的后端位于位于第三微带线33右端的上方，第六微带线36的后端通过第十过孔210与第三微带线33的右端、第一极板101电连接；第八过孔208与第十过孔210对称设置；
第七微带线37的前端位于第二微带线32和第七极板107上方，第七微带线37的前端通过第十一过孔211与第七极板107、第二微带线32电连接；第七微带线37的后端位于第一极板101右延部的上方，第七微带线37的后端通过第十二过孔212与第一极板101的右延部电连接。
本发明采用微波低损耗介质陶瓷，介电常数40，介质损耗小于0.002的介质材料在添加一定比例的粘合剂、分散剂和溶剂后，通过流延工艺形成生瓷材料。所需要的微带线、金属层通过在生瓷片表面印刷形成图案。多层结构叠压在一起，再通过切割烧结成瓷，最后制做成产品。
本发明应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器的等效电路图如图4所示，其中：
第一电感L1主要由第四微带线34及与其相连接的通孔构成；
第二电感L2主要由第一微带线31形成；
第三电感L3主要由第五微带线35及其相连接的通孔组成；
第四电感L4主要由第八通孔形成；
第五电感L5主要由第三微带线33形成；
第六电感L6主要由第十通孔形成；
第七电感L7主要由第六微带线36及其相连接的通孔构成；
第八电感L8主要由第七微带线37及与其相连接的通孔构成；
第九电感L9主要由第二微带线32形成；
第一电容C1主要由第四极板104、第二极板102组成；
第二电容C2主要由第八极板108、第二极板102、第三极板103形成；
第三电容C3主要由第八极板108、第六极板106形成；
第四电容C4主要由第二极板102、第一极板101构成；
第五电容C5主要由第三极板103、第一极板101形成；
第六电容C6主要由第五极板105、第三极板103组成；
第七电容C7主要由第八极板108、第七极板107形成；
L1与C3、L4与C4、L6与C5、L8与C7形成四个振子；
引入L2与L9，使滤波器在高端形成两个零点；
引入C2，使滤波器在低端与高端各形成一个零点。
本发明滤波器的回波损耗曲线如图4所示；本发明滤波器的插入损耗曲线如图5所示；滤波器通带内插损低于1.5dB，带外抑制在4G以及9G都达到40dB以上。
由上可知，本发明的高抑制LC带通滤波器，通过低温共烧陶瓷三维集成技术实现高集成度，整体尺寸为1.6mm×0.8mm×0.7mm，可达到小型化的目的；且滤波器采用4阶的设计，主要通过在结构中引入C2、L2、L9，在带外形成4个传输零点，可达到带外高抑制的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，包括：陶瓷体，设于陶瓷体底面左端的输入焊盘，设于陶瓷体底面右端的输出焊盘，设于陶瓷体底面中部的接地焊盘，以及设于陶瓷体内部的金属层；
所述陶瓷体的介电常数为40，介质损耗小于0.002；
所述金属层包括由下至上依次设置的：
第一金属层，其包含：位于接地焊盘上方的第一极板，由第一极板后侧左端延伸至输入焊盘上方的左延部，以及由第一极板后侧右端延伸至输出焊盘上方的右延部；第一极板通过第一过孔与接地焊盘的左半部电连接；第一极板通过第二过孔与接地焊盘的右半部电连接；
第二金属层，其包含：位于第一极板左半部上方的第二极板，以及位于第一极板右半部上方的第三极板；
第三金属层，其包含：位于第二极板上方的第四极板，由第四极板前侧延伸至输入焊盘上方的第一微带线，位于第三极板上方的第五极板，以及由第五极板前侧延伸至输出焊盘上方的第二微带线；
第四金属层，其包含：位于输入焊盘上方的第六极板，以及位于输出焊盘上方的第七极板；第六极板通过第三过孔与输入焊盘电连接；第七极板通过第四过孔与输出焊盘电连接；
第五金属层，其包含：位于第二极板和第三极板上方的第八极板，以及位于第一极板后侧上方的第三微带线；第三微带线沿左右方向延伸；第八极板的左端还延伸至第六极板上方；第八极板的右端还延伸至第七极板上方；
第六金属层，其包含由左至右依次设置的：第四微带线，第五微带线，第六微带线，以及第七微带线；第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线都沿前后方向延伸；
第四微带线的前端位于第一微带线和第六极板上方，第四微带线的前端通过第五过孔与第六极板、第一微带线电连接；第四微带线的后端位于第一极板左延部的上方，第四微带线的后端通过第六过孔与第一极板的左延部电连接；
第五微带线的前端位于第二极板上方，第五微带线的前端通过第七过孔与第二极板电连接；第五微带线的后端位于位于第三微带线左端的上方，第五微带线的后端通过第八过孔与第三微带线的左端、第一极板电连接；
第六微带线的前端位于第三极板上方，第六微带线的前端通过第九过孔与第三极板电连接；第六微带线的后端位于位于第三微带线右端的上方，第六微带线的后端通过第十过孔与第三微带线的右端、第一极板电连接；
第七微带线的前端位于第二微带线和第七极板上方，第七微带线的前端通过第十一过孔与第七极板、第二微带线电连接；第七微带线的后端位于第一极板右延部的上方，第七微带线的后端通过第十二过孔与第一极板的右延部电连接。
2.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述输入焊盘和输出焊盘对称设置。
3.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第二极板和第三极板对称设置。
4.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第四极板和第五极板对称设置。
5.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第一微带线和第二微带线对称设置。
6.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第六极板和第七极板对称设置。
7.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第四微带线和第七微带线对称设置。
8.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第五微带线和第六微带线对称设置。
9.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，所述第八过孔与第十过孔对称设置。
10.根据权利要求1所述的应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器，其特征在于，整个应用于5G通信的高抑制LC带通滤波器的尺寸为1.6mm×0.8mm×0.7mm。
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