CN200956397Y - 一种多层lc滤波器 - Google Patents

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唐雄心
陆德龙
王剑强
史纪元
陆鸣曦
朱慧琦
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Jiaxing Jiali Electronic Co., Ltd.
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ZHEJIANG ZHENGYUAN ELECTRIC CO Ltd
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Abstract

本实用新型主要涉及一种微波通讯系统中用到的带通滤波器，尤其涉及采用多层技术设计和制造的带通滤波器。一种多层LC滤波器，其包括：沿层叠方向层叠在一起的若干个绝缘介质层组成的层叠体，其表面设置有外部输入电极输出电极和外部接地电极；4个并联的LC谐振器，谐振器与外部输入、输出电极和外部接地电极相连接；一个耦合电容器；一个调节电感器，其两端分别与外部接地电极相连接；两个接地屏蔽层，其分别与外部接地电极相连接。本实用新型的谐振器的Q值、谐振器之间的耦合系数可在较大范围内可灵活调节，适用于不同通带频率宽度，特别是宽通带频率宽度的场合。

Description

一种多层LC滤波器
                          技术领域
本实用新型专利主要涉及一种微波通讯系统中用到的带通滤波器，尤其涉及采用多层技术设计和制造的带通滤波器。
                          背景技术
现有多层滤波器在结构上大多采用平面设计，一定电学长度带状线以及负载电容构成滤波器的谐振器，各谐振器的耦合位于同一平面内，加工时不需要通孔，采用多层叠合技术，设计和制造出高性能的带通滤波器。
作为这样的多层滤波器的一个例子，图6示出常规多层陶瓷介质滤波器的结构示意图。多层陶瓷介质滤波器包括由层叠绝缘介质层组成的层叠体，以及涂覆在层叠绝缘介质层上的金属导体图案(包括屏蔽层、耦合电容层、接地侧负载电容层、通电侧谐振层)。在图6中，电感器L1、L2由接端接外电极的带状线构成，通电侧电容器图案C11、接地侧电容器图案C12相对限制了电容C1的大小，通电侧电容器图案C21、接地侧电容器图案C22相对限制了电容C2的大小，电容C1与电感L1构成并联谐振器R1，电容C2与电感L2构成并联谐振器R2，谐振器R1与R2之间的耦合系数由电感器图案L1、L2之间的距离限定。显然，对于图6所示的多层陶瓷介质滤波器，由于受器件尺寸以及LTCC加工精度的限制，限定电感L1、L2的带状线长度及宽度变化范围有限，同时，限定电感L1、L2的带状线之间的距离也只能在小范围内调节，所以谐振器R1、R2的Q值很高，谐振器R1、R2之间形成平面耦合，耦合系数的可调范围有限，因而只能适用于窄通带频率宽度的应用场合。
                          发明内容
为解决上述平面耦合多层滤波器的问题，本实用新型的目的是提出一种多层4阶谐振滤波器，是采用多层通孔叠合技术，电感(L)与电容(C)构成并联LC谐振器，部分谐振器与谐振器之间纵向耦合，谐振器的Q值、谐振器之间的耦合系数可在较大范围内灵活调节的多层LC滤波器。
为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
一种多层LC滤波器，该多层LC滤波器包括：
层叠体，包括沿层叠方向层叠在一起的若干个绝缘介质层，其表面设置有外部输入、输出电极和外部接地电极；
4个并联的LC谐振器，分别为谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D，谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D分别与外部接地电极相连接，谐振器A、谐振器D分别与外部输入、输出电极之一相连接；
一个耦合电容器；
一个调节电感器，其两端分别与外部接地电极相连接；
两个接地屏蔽层，其分别与外部接地电极相连接。
上述的各个LC谐振器分别包括：通电侧电容器图案、通电侧电感器图案、接地侧电容器图案和接地侧电感器图案；
所述的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案相连接，并设置在同一绝缘介质层上；
所述的接地侧电容器图案和接地侧电感器图案设置在另一绝缘介质层上；
所述的通电侧电容器图案与接地侧电容器图案相对；所述的通电侧电感器图案与接地侧电感器图案通过设置在它们之间的绝缘介质层上的过孔相连接。
作为一个优选方案：设置通电侧电容器图案和通电侧电感器图案的绝缘介质层与设置接地侧电容器图案和接地侧电感器图案的绝缘介质层为2个层叠方向相邻的绝缘介质层。
作为一个优选技术方案：层叠体由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A、绝缘介质层B、绝缘介质层C、绝缘介质层D、绝缘介质层E、绝缘介质层F、绝缘介质层G、绝缘介质层H和绝缘介质层I；谐振器A与谐振器D呈水平排列，其通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层F上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层E上；谐振器B与谐振器C呈水平排列，谐振器B与谐振器C的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层C上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层D上。
作为另一个优选技术方案：层叠体由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A、绝缘介质层B、绝缘介质层C、绝缘介质层D、绝缘介质层E、绝缘介质层F、绝缘介质层G、绝缘介质层H和绝缘介质层I；谐振器A与谐振器D呈水平排列，其通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层E上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层F上；谐振器B与谐振器C呈水平排列，谐振器B与谐振器C的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层C上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层D上。
上述各技术方案中谐振器A与谐振器D上的通电侧电感器图案分别与外部输入、输出电极之一相连接。
上述各技术方案中耦合电容器图案设置在绝缘介质层B上，耦合电容器图案与谐振器B、谐振器C的通电侧电容器相对，形成为谐振器B、谐振器C之间的耦合电容。
上述各技术方案中调节电感器图案设置在绝缘介质层H上，其两端分别与外部接地电极相连。
上述各技术方案中两个接地屏蔽层图案分别设置在绝缘介质层A与绝缘介质层H上，并分别连接外部接地电极。
上述各技术方案中涂覆在绝缘介质层上的各图案均为金属导体。
依据本实用新型的设计内容，谐振器A、B沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J1、2)；谐振器B、C水平位置相邻，二者之间通过耦合电容器产生耦合，而形成(J2、3)；谐振器C、D沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J3、4)；谐振器A、D水平位置相邻，二者之间通过调节电感器产生耦合，而形成(J1、4)。因此，谐振器的Q值、谐振器之间的耦合系数可在较大范围内可灵活调节，可适用于不同通带频率宽度，特别是宽通带频率宽度的场合。
                          附图说明
图1是本实用新型一个较佳实施例的多层LC滤波器的分解透视图；
图2是本实用新型另一较佳实施例的多层LC滤波器的分解透视图；
图3是本实用新型多层LC滤波器的外表面结构示意图；
图4是图1所示多层LC滤波器的频率特性曲线图；
图5是根据本实用新型所实施的LC滤波器的等效电气原理图。
图6是常规多层LC滤波器的剖面图。
                        具体实施方式
实施例1
下面参照附图对依据本专利所实施的实例1进行详细描述。图1是实例1滤波器的分解透视图，图3为实例1滤波器的外表面结构示意图，图4为实施例1滤波器的频率特征曲线。图1中，带斜线的斜线部分为金属导体，例如Ag、Cu、Au、或其它金属化合物等材料，通过印刷、蒸发涂覆等技术形成。
如图1、图3、图5所示的一种多层LC滤波器，包括：层叠体201，其由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A101、绝缘介质层B102、绝缘介质层C103、绝缘介质层D104、绝缘介质层E105、绝缘介质层F106、绝缘介质层G107、绝缘介质层H108和绝缘介质层I109，其表面设置有外部输入输出电极202、203和外部接地电极204；4个并联的LC谐振器，分别为谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D，谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D分别与外部接地电极204相连接，谐振器A、谐振器D分别与外部输入输出电极202、203相连接；一个耦合电容器；一个调节电感器，其两端分别与外部接地电极204相连接；两个接地屏蔽层，其分别与外部接地电极204相连接。
谐振器A包括通电侧电容器图案1063、通电侧电感器图案1064、接地侧电容器图案1051和接地侧电感器图案1052。通电侧电容器图案1063和通电侧电感器图案1064同设在绝缘介质层F106上，接地侧电容器图案1051和接地侧电感器图案1052同设在绝缘介质层E105上。通电侧电容器图案1063与接地侧电容器图案1051相对，而形成谐振器A的电容；通电侧电感器图案1064与接地侧电感器图案1052通过设置在它们之间的绝缘介质层F106上的过孔1061相连接，而形成谐振器A的电感。接地侧电容器图案1051和接地侧电感器图案1052分别与图3中的外部接地电极204连接；通电侧电容器图案1063与图3中的外部输入电极202连接。
谐振器B包括通电侧电容器图案1031、通电侧电感器图案1032、接地侧电容器图案1043和接地侧电感器图案1044。通电侧电容器图案1031和通电侧电感器图案1032同设在绝缘介质层C103上，接地侧电容器图案1043和接地侧电感器图案1044同设在绝缘介质层D104上。通电侧电容器图案1031与接地侧电容器图案1043相对，而形成谐振器B的电容；通电侧电感器图案1032与接地侧电感器图案1044通过设置在它们之间的绝缘介质层D104上的过孔1041相连接，而形成谐振器B的电感。接地侧电容器图案1043和接地侧电感器图案1044分别与图3中的外部接地电极204连接。
谐振器C包括通电侧电容器图案1034、通电侧电感器图案1033、接地侧电容器图案1046和接地侧电感器图案1045。通电侧电容器图案1034和通电侧电感器图案1033同设在绝缘介质层C103上，接地侧电容器图案1046和接地侧电感器图案1045同设在绝缘介质层D104上。通电侧电容器图案1034与接地侧电容器图案1046相对，而形成谐振器C的电容；通电侧电感器图案1033与接地侧电感器图案1045通过设置在它们之间的绝缘介质层D104上的过孔1042相连接，而形成谐振器C的电感。接地侧电容器图案1046和接地侧电感器图案1045分别与图3中的外部接地电极204连接。
谐振器D包括通电侧电容器图案1066、通电侧电感器图案1065、接地侧电容器图案1054和接地侧电感器图案1053。通电侧电容器图案1066和通电侧电感器图案1065同设在绝缘介质层F106上，接地侧电容器图案1054和接地侧电感器图案1053同设在绝缘介质层E105上。通电侧电容器图案1066与接地侧电容器图案1054相对，而形成谐振器D的电容；通电侧电感器图案1065与接地侧电感器图案1053通过设置在它们之间的绝缘介质层F106上的过孔1062相连接，而形成谐振器D的电感。接地侧电容器图案1054和接地侧电感器图案1053分别与图3中的外部接地电极204连接；通电侧电容器图案1066与图3中的外部输出电极203连接。
如图1所示，上述技术方案中耦合电容器图案1021设置在绝缘介质层B102上，耦合电容器图案1021与谐振器B、谐振器C的通电侧电容器相对，形成为谐振器B、谐振器C之间的耦合电容。
如图1所示，上述技术方案中调节电感器图案1071设置在绝缘介质层H108上，其两端分别与图3中的外部接地电极204相连。
如图1所示，上述技术方案中两个接地屏蔽层图案1011、1081分别设置在绝缘介质层A101与绝缘介质层H108上，并分别连接图3中的外部接地电极204。
如图1、图5所示，谐振器A、B沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J1、2)；谐振器B、C水平位置相邻，二者之间通过耦合电容器产生耦合，而形成(J2、3)；谐振器C、D沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J3、 4)；谐振器A、D水平位置相邻，二者之间通过调节电感器产生耦合，而形成(J1、 4)。
实施例2
下面参照附图对依据本专利所实施的实例2进行详细描述。图2是实例2滤波器的分解透视图，图3为实例2滤波器的外表面结构示意图。图2中，带斜线的斜线部分为金属导体，例如Ag、Cu、Au、或其它金属化合物等材料，通过印刷、蒸发涂覆等技术形成。
如图2、图3、图5所示的一种多层LC滤波器，包括：层叠体201，其由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A301、绝缘介质层B302、绝缘介质层C303、绝缘介质层D304、绝缘介质层E305、绝缘介质层F306、绝缘介质层G307、绝缘介质层H308和绝缘介质层I309，其表面设置有外部输入输出电极202、203和外部接地电极204；4个并联的LC谐振器，分别为谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D，谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D分别与外部接地电极204相连接，谐振器A、谐振器D分别与外部输入输出电极202、203相连接；一个耦合电容器；一个调节电感器，其两端分别与外部接地电极204相连接；两个接地屏蔽层，其分别与外部接地电极204相连接。
谐振器A包括通电侧电容器图案3053、通电侧电感器图案3054、接地侧电容器图案3061和接地侧电感器图案3062。通电侧电容器图案3053和通电侧电感器图案3054同设在绝缘介质层E305上，接地侧电容器图案3061和接地侧电感器图案3062同设在绝缘介质层F306上。通电侧电容器图案3053与接地侧电容器图案3061相对，而形成谐振器A的电容；通电侧电感器图案3054与接地侧电感器图案3062通过设置在它们之间的绝缘介质层F306上的过孔3061相连接，而形成谐振器A的电感。接地侧电容器图案3061和接地侧电感器图案3062分别与图3中的外部接地电极204连接；通电侧电容器图案3053与图3中的外部输入电极202连接。
谐振器B包括通电侧电容器图案3031、通电侧电感器图案3032、接地侧电容器图案3043和接地侧电感器图案3044。通电侧电容器图案3031和通电侧电感器图案3032同设在绝缘介质层C303上，接地侧电容器图案3043和接地侧电感器图案3044同设在绝缘介质层D304上。通电侧电容器图案3031与接地侧电容器图案3043相对，而形成谐振器B的电容；通电侧电感器图案3032与接地侧电感器图案3044通过设置在它们之间的绝缘介质层D304上的过孔3041相连接，而形成谐振器B的电感。接地侧电容器图案3043和接地侧电感器图案3044分别与图3中的外部接地电极204连接。
谐振器C包括通电侧电容器图案3034、通电侧电感器图案3033、接地侧电容器图案3046和接地侧电感器图案3045。通电侧电容器图案3034和通电侧电感器图案3033同设在绝缘介质层C303上，接地侧电容器图案3046和接地侧电感器图案3045同设在绝缘介质层D304上。通电侧电容器图案3034与接地侧电容器图案3046相对，而形成谐振器C的电容；通电侧电感器图案3033与接地侧电感器图案3045通过设置在它们之间的绝缘介质层D304上的过孔3042相连接，而形成谐振器C的电感。接地侧电容器图案3046和接地侧电感器图案3045分别与图3中的外部接地电极204连接。
谐振器D包括通电侧电容器图案3056、通电侧电感器图案3055、接地侧电容器图案3064和接地侧电感器图案3063。通电侧电容器图案3056和通电侧电感器图案3055同设在绝缘介质层E305上，接地侧电容器图案3064和接地侧电感器图案3063同设在绝缘介质层F305上。通电侧电容器图案3056与接地侧电容器图案3064相对，而形成谐振器D的电容；通电侧电感器图案3055与接地侧电感器图案3063通过设置在它们之间的绝缘介质层F306上的过孔3062相连接，而形成谐振器D的电感。接地侧电容器图案3064和接地侧电感器图案3063分别与图3中的外部接地电极204连接；通电侧电容器图案3056与图3中的外部输出电极203连接。
如图2所示，上述技术方案中耦合电容器图案3021设置在绝缘介质层B302上，耦合电容器图案3021与谐振器B、谐振器C的通电侧电容器相对，形成为谐振器B、谐振器C之间的耦合电容。
如图2所示，上述技术方案中调节电感器图案3071设置在绝缘介质层H308上，其两端分别与图3中的外部接地电极204相连。
如图2所示，上述技术方案中两个接地屏蔽层图案3011、3081分别设置在绝缘介质层A301与绝缘介质层H308上，并分别连接图3中的外部接地电极204。
如图2、图5所示，谐振器A、B沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J1、2)；谐振器B、C水平位置相邻，二者之间通过耦合电容器产生耦合，而形成(J2、3)；谐振器C、D沿层叠方向相邻，二者之间纵向耦合，而形成(J3、4)；谐振器A、D水平位置相邻，二者之间通过调节电感器产生耦合，而形成(J1、4)。
虽然已经参照较佳实施例具体图示和描述了本专利，但是本领域的技术人员将明白，在不违背本专利的精神与范围的情况下，可在形式上和细节上作出其它变化。

Claims (10)

1.一种多层LC滤波器，其特征在于该多层LC滤波器包括：
层叠体(201)，包括沿层叠方向层叠在一起的若干个绝缘介质层，其表面设置有外部输入、输出电极(202、203)和外部接地电极(204)；
4个并联的LC谐振器，其分别为谐振器A、谐振器B、谐振器C、谐振器D，所述的谐振器A、谐振器B、谐振器C和谐振器D分别与外部接地电极(204)相连接，所述的谐振器A和谐振器D分别与外部输入、输出电极(202、203)之一相连接；
一个耦合电容器；
一个调节电感器，其两端分别与外部接地电极(204)相连接；
两个接地屏蔽层，其分别与外部接地电极(204)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多层LC滤波器，其特征在于所述的LC谐振器分别包括：通电侧电容器图案、通电侧电感器图案、接地侧电容器图案和接地侧电感器图案；
所述的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案相连接，并设置在同一绝缘介质层上；
所述的接地侧电容器图案和接地侧电感器图案设置在另一绝缘介质层上；
所述的通电侧电容器图案与接地侧电容器图案相对；所述的通电侧电感器图案与接地侧电感器图案通过设置在它们之间的绝缘介质层上的过孔相连接。
3.根据权利要求2所述的一种多层LC滤波器，其特征在于设置通电侧电容器图案和通电侧电感器图案的绝缘介质层与设置接地侧电容器图案和接地侧电感器图案的绝缘介质层为2个层叠方向相邻的绝缘介质层。
4.根据权利要求3所述的一种多层LC滤波器，其特征在于层叠体由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A(101)、绝缘介质层B(102)、绝缘介质层C(103)、绝缘介质层D(104)、绝缘介质层E(105)、绝缘介质层F(106)、绝缘介质层G(107)、绝缘介质层H(108)和绝缘介质层I(109)；谐振器A与谐振器D呈水平排列，其通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层F(106)上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层E(105)上；谐振器B与谐振器C呈水平排列，谐振器B与谐振器C的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层C(103)上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层D(104)上。
5.根据权利要求3所述的一种多层LC滤波器，其特征在于层叠体由9层绝缘介质层组成，由下至上分别为绝缘介质层A(301)、绝缘介质层B(302)、绝缘介质层C(303)、绝缘介质层D(304)、绝缘介质层E(305)、绝缘介质层F(306)、绝缘介质层G(307)、绝缘介质层H(308)和绝缘介质层I(309)；谐振器A与谐振器D呈水平排列，其通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层E(305)上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层F(306)上；谐振器B与谐振器C呈水平排列，谐振器B与谐振器C的通电侧电容器图案和通电侧电感器图案同设在绝缘介质层C(303)上，接地侧电容器图案和接地侧电感器图案同设在绝缘介质层D(304)上。
6.根据权利要求4或5所述的一种多层LC滤波器，其特征在于谐振器A与谐振器D上的通电侧电感器图案分别与外部输入、输出电极(202、203)之一相连。
7.根据权利要求4或5所述的一种多层LC滤波器，其特征在于耦合电容器图案设置在绝缘介质层B(102)上，耦合电容器图案与谐振器B、谐振器C的通电侧电容器相对，形成为谐振器B、谐振器C之间的耦合电容。
8.根据权利要求4或5所述的一种多层LC滤波器，其特征在于调节电感器图案设置在绝缘介质层H(108)上，其两端分别与外部接地电极(204)相连。
9.根据权利要求4或5所述的一种多层LC滤波器，其特征在于两个接地屏蔽层图案分别设置在绝缘介质层A(101)与绝缘介质层H(108)上，并分别连接外部接地电极(204)。
10.根据权利要求4或5所述的一种多层LC滤波器，其特征在于涂覆在绝缘介质层上的各图案均为金属导体。
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