CN1204683C - 多层lc滤波器 - Google Patents

Abstract

一种多层LC滤波器，它包括多个相互堆叠的绝缘片和沿绝缘片堆叠方向相互连接而形成两个柱状电感器的电感器通孔。电感器的第一端经内部接地图案分别接至外部接地电极，外部接地电极经设置在电感器附近的桥接图案电气连接，从而可调节LC谐振器间的磁耦合值而无须改变滤波器尺寸。

Description

多层LC滤波器

技术领域

本发明涉及多层LC滤波器，尤其涉及蜂窝电话等应用于移动通信装置的多层LC滤波器。

背景技术

作为这样的多层LC滤波器的一个例子，图8示出常规多层LC滤波器1的结构。多层LC滤波器1包括由层叠绝缘片组成的层叠体2，在层叠体2内，电感器L1与L2由设在陶瓷片中并相互连接的电感器通孔所限定，而电容器C1与C2由通电侧(hot-side)电容器图案3与4及接地侧电容器图案7所限定。

电感器L1的一端经内部接地图案5电气连接至外部接地电极G1，其另一端电气连接至通电侧电容器图案3。同样地，电感器L2的一端经内部接地图案6电气连接至设在层叠体2表面的外部接地电极G2，其另一端电气连接至通电侧电容器图案4。通电侧电容器图案3与4分别电气连接至设在层叠体2表面的外部输入电极与外部输出电极(未示出)。

在多层LC滤波器1中，电感器L1与电容器C1限定了LC谐振器Q1。同样地，电感器L2与电容器C2限定了LC谐振器Q2。由于内部接地图案5和6在电气上分开，所以这两个LC谐振器Q1与Q2的接地侧不组合耦合，而是在电气上相互无关。这样，谐振器Q1与Q2之间的耦合为容性且很弱，等效磁耦合值为0.1或更小。

图9示出另一例常规多层LC滤波器11的结构。该多层LC滤波器1包括具有层叠陶瓷片的层叠体12，在层叠体12内，电感器L1与L2由设在绝缘片上并相互连接的电感器通孔所限定，电容器C1与C2由通电侧电容器图案13与14和接地侧电容器图案16所限定。

电感器L1与电感器L2的第一端经内部接地图案15分别电气连接至外部接地电极G1与G2，其第二端分别电气连接至通电侧电容器图案13与14。通电侧电容器图案13与14分别电气连接至设在层叠体12表面的外部输入电极与外部输出电极(未示出)。

在多层LC滤波器11中，电感器L1与电容器C1限定了LC谐振器Q1。同样地，电感器L2与电容器C2限定了LC谐振器Q2。两谐振器Q1与Q2的接地侧经内部接地图案15组合耦合，因而在电气上短路。这样，LC谐振器Q1与Q2间的耦合为感性耦合而且较强，等效磁耦合值为0.2或更大。

然而，虽然常规多层LC滤波器1和11能提供的LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值为0.1或更小或者0.2或更大，却无法提供0.1与0.2之间的磁耦合值。众所周知，如在图8的多层LC滤波器1中，改变电感器L1与L2间的距离可调节LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值。但这种通过改变电感器L1与L2间的距离来调节磁耦合值的方法不能选择任意的磁耦合值，这是因为产品尺寸有限制，及其它的限制因素。例如，可把电感器L1与L2间的距离缩小到一定程度，以调节LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值。但当电感器L1与L2过于接近时，制造工艺上就有问题。例如，电感器L1与L2间的陶瓷材料在焙烧时会开裂。

发明内容

为解决上述问题，本发明的较佳实施例提出一种多层LC滤波器，它不用改变滤波器的尺寸就可调节LC谐振器间的磁耦合值。

根据本发明一较佳实施例，多层LC滤波器包括具有相互堆叠的多个绝缘层的层叠体。在该层叠体里，设置了多个LC谐振器，它们包括多个电感器与多个电容器。该多层LC滤波器包括沿多个绝缘层的层叠或堆叠方向相互连接的多个通孔和多个设置在层叠体表面的外部接地电极，多个电感器的第一端各自与这些外部接地电极电气连接，并在多个绝缘层之一的表面上靠近多个电感器的地方设置一桥接图案，它电气连接多个外部接地电极。

根据本发明的另一较佳实施例，多层LC滤波器包括具有多个相互堆叠的绝缘层的层叠体。在该层叠体中，设有多个LC谐振器有多个电感器与多个电容器。该多层LC滤波器包括其上设置了分段内部接地图案的第一绝缘层、其上设置有多个电感器通孔和位于多个电感器通孔附近的桥接图案的第二绝缘层、其上设有多个电感器通孔的第三绝缘层、其上设有多个通电侧电容器图案的第四绝缘层、其上设有相对于多个通电侧电容器图案的接地侧电容器图案的第五绝缘层，从而形成多个LC谐振器的多个电容器，而外部输入电极、外部输出电极和多个外部接地电极都设置在包含第一至第五层叠绝缘层的层叠体表面。在该多层LC滤波器中，设在第二绝缘层中的多个电感器通孔与设在第三绝缘层中的多个电感器通孔沿多个绝缘层的层叠方向相互连接。多个电感器的第一端电气连接至多个电容器的多个通电侧电容器图案，其第二端经设在第一绝缘层上的内部接地图案电气连接至多个外部接地电极。设在第二绝缘层上的桥接图案的端部分别电气连接至多个外部接地电极，而桥接图案设置于在多个电感器间产生磁耦合的位置。

多个电感器主要包括相互连接的多个通孔。例如，尽管内部接地图案有各自的电感元件，但是电感器的主电感元件与多个通孔关联。若用等效电路表示，这些通孔起到电感器的作用。

电气连接多个外部接地电极的桥接图案靠近包括多个通孔的多个电感器，因而改变桥接图案的位置，就可调节多个LC谐振器间的等效磁耦合值。若将桥接图案沿多个绝缘层的层叠或堆叠方向置于各电感器的端部之间，则多个LC谐振器间的磁耦合值变为大于约0.1并小于约0.2。即多个LC谐振器间的磁耦合值小于LC谐振器为感性耦合时的情况，而大于LC谐振器为容性耦合时的情况。

根据本发明的较佳实施例，电气连接多个外部电极的桥接图案最好靠近多个电感器，从而改变该桥接图案的位置可调节多个LC谐振器间的等效磁耦合值，而不必改变滤波器的尺寸。

通过参照附图对较佳实施例的详细描述，将使本发明的其它特征、要素、特性与优点变得明显起来。

附图概述

图1是本发明一较佳实施例的多层LC滤波器的分解透视图；

图2是图1所示多层LC滤波器的外部透视图；

图3是沿图2中的线III-III的剖面图；

图4是图2所示多层LC滤波器的等效电路图；

图5是图2所示多层LC滤波器的频率特性的曲线图；

图6是桥接图案的修正平面图；

图7是桥接图案的另一修正平面图；

图8是常规多层LC滤波器的剖面图；和

图9是另一常规多层LC滤波器的剖面图。

较佳实施例的详细描述

下面参照附图描述本发明一较佳实施例的多层LC滤波器。图1是多层LC滤波器21的分解透视图，图2和3分别是该多层LC滤波器21的外部透视图与剖面图。

如图1所示，多层LC滤波器21包括绝缘片22到28，在其上设置了电感器通孔30a到30d与31a到31d、通电侧电容器图案33与34、桥接图案35、内部接地图案36与37以及接地侧电容器图案38。绝缘片22到28最好用拌有粘合剂的介电陶瓷粉或磁性陶瓷粉或者其它合适的材料制作。图案33到38最好由银、钯、铜、镍、金、银-钯或其它合适材料制作，如用印刷或其它合适的方法形成。

电感器通孔30a到30d和31a到31d分别沿绝缘片22到28的层叠方向连接，大致形成长度约λ/4(λ为中心频率的波长)的柱状电感器L1与L2。即电感器L1与L2分别主要由相互连接的通孔30a到30d和31a到31d构成。例如，内部接地图案36与37也有自己的电感元件，尽管电感器L1与L2的主电感元件与通孔30a到30d和31a到31d有关。在用等效电路表示时，构成的通孔30a到30d和31a到31d起电感器的作用。

电感器L1与L2的轴线方向基本上垂直于片22到28的表面。当电流通过电感器L1与L2时，产生在基本上垂直于电感器L1与L2的轴向的平面上循环的磁场。各电感器L1与L2的一端(即通孔30a与31a)分别接至内部接地图案36与37，另一端(即通孔30d与31d)分别接至通电侧电容器图案33与34。

在绝缘片23到26上用模具、激光或其它合适的装置形成形状合适的孔(如本例中直径为0.2毫米)，并用银、钯、铜、镍、金和银-钯等导电材料或其它合适材料填充这些孔，可形成电感器通孔30a到30d和31a到31d。

内部接地图案36与37分别位于片23的左右侧。内部接地图案36的一端暴露于片23的左端，内部接地图案37的一端暴露于片23的右端。

宽度恒定的桥接图案35从绝缘片25的左端延伸至其右端，穿过电感器通孔30c与31c附近。桥接图案35的一端暴露于片25的左端，其另一端暴露于片25的右端。桥接图案35的宽度最好为50微米至300微米。若桥接图案过窄，则磁耦合值将改变，若太宽，会屏蔽磁通。

绝缘片24与26是调节片，可沿层叠方向改变桥接图案35的位置。适当地增减绝缘片24与26的厚度，可沿柱状电感器L1与L2的轴向把桥接图案35置于期望的位置。因此，调节绝缘片24与26的厚度，还可调节主要由电感器通孔限定的电感器L1与L2的电感值。为了对各绝缘片24与26提供期望的厚度，可以使用单块较厚的片或多块较薄的片。

通电侧电容器图案33与34分别位于片27的左右侧。通电侧电容器图案33的一端暴露于片27的后端，而通电侧电容器图案34的一端暴露于片27的前端。接地侧电容器图案38置于片28上。接地侧电容器图案38的引线部分暴露于片28的右端与左端。通电侧电容器图案33与34经绝缘片27面对接地侧电容器图案38，分别限定电容器C1与C2。

通电侧电容器图案33接至电感器L1的一端(即通孔30d)，因而电感器L1与电容器C1限定了LC谐振器Q1。通电侧电容器图案34接至电感器L2的一端(即通孔31d)从而电感器L2与电容器C2限定了LC谐振器Q2。

片22到28按图1顺序层叠并整体烧制，得到图2和3的层叠体40(如大致尺寸约为3.2毫米长，1.6毫米宽，1.2毫米厚)。层叠体40的后侧面与前侧面分别设置输入端41与输出端42，其左右侧面分别设置外部接地电极G1与G2。输入端41接至通电侧电容器图案33，输出端42接至通电侧电容器图案34。外部接地电极G1接至内部接地图案36的一端、桥接图案35的一端和接地侧电容器图案38的一端。外部接地电极G2接至内部接地图案37的一端、桥接图案35的另一端和接地侧电容器图案38的另一端。

图4是上述多层LC滤波器21的等效电路图。谐振器Q1与Q2经桥接图案35磁耦合，构成两级滤波器。谐振器Q1与Q2的各电感器L1与L2的一端(即，通孔30d和31d)分别接至电容器C1与C2的一端。电感器L1与L2的另一端(即通孔30a与31a)分别电气连接至内部接地图案36与37。

在多层LC滤波器21中，各电感器L1与L2的一端经内部接地图案36与37分别电气连接至设在层叠体40表面上的外部接地电极G1与G2，而外部接地电极G1与G2经电感器L1与L2附近的桥接图案35电气连接。这样，改变桥接图案35的位置就能调节LC谐振器Q1与Q2间的等效磁耦合值，而无须改变滤波器尺寸。

若沿绝缘片22到28的层叠方向将桥接图案35置于L1与L2的下端(即通孔30d与31d处)，多层LC滤波器21在功能上就变为相当于图8的常规多层LC滤波器1，LC谐振器Q1与Q2容性耦合，LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值约为0.1。若将桥接图案35置于电感器L1与L2的上端(即通孔30a与31a处)，多层LC滤波器21在功能上则变为相当于图9的常规多层LC滤波器11，LC谐振器Q1与Q2为感性耦合，LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值约为0.2。若将桥接图案35置于各电感器L1与L2的各端之间，LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值变成大于约0.1且小于约0.2。即该磁耦合值变成小于LC谐振器Q1与Q2感性耦合的情况而大于LC谐振器Q1与Q2容性耦合的情况。

另外，由于外部接地电极G1与G2是经桥接图案35而电气连接的，所以可按需要选择LC谐振器Q1与Q2间的磁耦合值，同时在柱状电感器L1与L2之间可保持足够的距离。如在本例中，柱状电感器L1与L2之间可保持足够的距离。如在本例中，柱状电感器L1与L2间的距离可大到约300微米甚至更大，避免了制造上的问题，例如由于电感器L1与L2过于接近而在烧制时使电感器L1与L2之间的陶瓷体开裂。

上述的多层LC滤波器21呈现出极良好的特性。图5是多层LC滤波器21的衰减特性曲线图。随着桥接图案35移向通电侧电容器图案33与34，衰减特性由实线45所指示的特性变为虚线46所指的特性。

本发明并不限于上述的较佳实施例，在本发明范围内可作各种修改。

在上述诸实施例中，虽然可通过沿层叠体的层叠方向(或该方向可基本上垂直于层叠体的层叠方向)改变桥接图案的位置来调节LC谐振器间的等效磁耦合值，但是也可通过改变桥接图案的宽度或厚度来调节磁耦合值。若减小桥接图案的宽度或厚度，磁耦合值就变大，反之，若增大宽度或厚度，磁耦合值则变小。

改变其上有桥接图案的绝缘片的数量，也可调节磁耦合值。若增加绝缘片数量，磁耦合值就变小，反之，若减少绝缘片数量，磁耦合值则变大。

或者，可以将桥接图案47设置在电感器通孔30c与31c之间，如图6所示，或将两个桥接图案48与49置于同一绝缘片25上，如图7所示。

另外，在上述诸实施例中，虽然绝缘片在其上形成导体图案与通孔之后整体烧制，但是本发明并不限于此情况。或者，可以使用预烧制的绝缘片。再者，可用下述方法制造多层LC滤波器。首先，如通过印刷来形成绝缘膏料的绝缘层，接着在该绝缘层表面上施加导电膏料而形成导体图案与通孔，然后在其上施加绝缘膏料形成另一绝缘层。执行同样的步骤，可制出多层LC滤波器。

虽然已参照诸较佳实施例具体图示和描述了本发明，但是本领域的技术人员将明白，在不违背本发明的精神与范围的情况下，可在形式上与细节上作出上述的和其它变化。

Claims (12)

1.一种多层LC滤波器，其特征在于包括：

层叠体，包括沿层叠方向层叠在一起的多个绝缘层；

多个LC谐振器，包括设置在层叠体中的多个电感器和多个电容器，所述多个电感器包括沿所述多个绝缘层的层叠方向相互连接的多个通孔；

设置在所述层叠体表面的多个外部接地电极，它们各自电气连接所述多个电感器的端部；以及

置于所述多个绝缘层之一的表面上并靠近所述多个电感器的桥接图案，从而电气连接所述多个外部接地电极。

2.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于，沿所述多个绝缘层的层叠方向相互连接的多个通孔包括长λ/4的柱状电感器，其中λ为滤波器中心频率处的波长。

3.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于，沿层叠方向相互连接的多个通孔以银、钯、铜、镍、金与银-钯之一填充。

4.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于，所述多个LC谐振器经桥接图案磁耦合，以限定一两级滤波器。

5.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于，所述桥接图案沿所述多个绝缘层的层叠方向设置在各个所述多个电感器的端部之间。

6.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于，所述多个LC谐振器间的磁耦合值大于0.1且小于0.2。

7.如权利要求1所述的多层LC滤波器，其特征在于：

所述多个绝缘层包括第一到第五层，

所述多层LC滤波器还包括：

设置在所述多个绝缘层的第一层上的分段内部接地图案；

设置在多个绝缘层的第四层上的多个通电侧电容器图案；

设置在多个绝缘层的第五层上并与所述多个通电侧电容器图案相对的接地侧电容器图案，从而限定所述多个LC谐振器的所述多个电容器；以及

设置在包括所述第一至第五绝缘层的所述层叠体表面上的外部输入电极、外部输出电极，

其中所述多个外部接地电极设置在包括所述第一至第五绝缘层的所述层叠体的表面上，

其中所述多个通孔包括设置在多个绝缘层的第二层上的第一组多个电感器通孔和设置在多个绝缘层的第三层上的第二组多个电感器通孔，所述桥接图案设置在所述多个绝缘层的第二层上；

其中设置在所述第二绝缘层上的所述第一组多个电感器通孔和设置在所述第三绝缘层上的所述第二组多个电感器通孔沿所述多个绝缘层的层叠方向相互连接，所述多个电感器的第一端电气连接至所述多个电容器的所述多个通电侧电容器图案，所述多个电感器的第二端经设置在所述第一绝缘层上的所述内部接地图案电气连接至所述多个外部接地电极，设置在所述第二绝缘层上的所述桥接图案的各端分别电气连接至所述多个外部接地电极，所述桥接图案设置于在所述多个电感器间产生磁耦合的位置。

8.如权利要求7所述的多层LC滤波器，其特征在于，第一与第二多个通孔分别沿所述多个绝缘层的层叠方向相互连接，并且包括长λ/4的柱状电感器，其中λ为滤波器中心频率处的波长。

9.如权利要求7所述的多层LC滤波器，其特征在于，第一与第二多个通孔以银、钯、铜、镍、金与银-钯之一填充。

10.如权利要求7所述的多层LC滤波器，其特征在于，多个LC谐振器经桥接图案磁耦合而限定一两级滤波器。

11.如权利要求7所述的多层LC滤波器，其特征在于，所述桥接图案沿所述多个绝缘层的层叠方向设置在各个所述多个电感器的端部之间。

12.如权利要求7所述的多层LC滤波器，其特征在于，所述多个LC谐振器间的磁耦合值大于0.1且小于0.2。

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