CN201243075Y - 叠层片式微波带通滤波器 - Google Patents

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张薇
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Abstract

一种叠层片式微波带通滤波器，包括基体和设置在基体内的电路层，各电路层平行设置，第一层在绝缘基板上印制有金属导电体；第二层在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第一层中的金属导电体形成两个串联连接的电容；第三层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第二层中的金属导电体形成两个相互独立的电容，本层中的金属导电体设置在绝缘基板边缘，并分别与导电结点电连接；第四层，在绝缘基板上印制有两个相互连接的螺旋状金属导电体，两个螺旋状金属导电体关于连接点呈轴对称分布，形成两个相互连接的电感；接地层，在绝缘基板上印制有金属导电体，金属导电体与接地导电结点电连接。

Description

叠层片式微波带通滤波器
技术领域
本实用新型公开一种片式滤波器，尤其是一种叠层片式微波带通滤波器。
背景技术
随着通信系统的快速发展，射频器件越来越向小型化，高性能，低成本，集成多层电路的方向发展。低温陶瓷共烧技术(LTCC)为多层射频滤波器向小型化、低成本、高性能的发展提供了可能。带通滤波器电路是射频电路中最重要的一部分。性能好的带通滤波器具有带内低插损，带外高抑制，特别是对镜像频率抑制高的特点。在早期通信产品(如GSM手机和PHS手机、无绳电话等)内的滤波器多为体积大的介质滤波器，因此，限制了通信产品的小型化。现在，GSM手机和CDMA手机上的滤波器已被声表面波滤波器取代或嵌入到模块基板上了，但是，其制造工艺复杂，生产成本高。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的传统滤波器体积大，限制了使用滤波器的产品的小型化，而采用声表面滤波器或者将滤波器嵌入到模块基板上的做法，其制造工艺复杂，生产成本高等缺点，本实用新型提供一种新的滤波器结构，其将金属导电体印制在高介电常数的陶瓷材料上，形成电容和电感，再通过采用低温共烧技术，将各层烧制在一起，形成多层介质带通滤波器。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种叠层片式微波带通滤波器，滤波器包括基体和设置在基体内的电路层，各电路层平行设置，电路层依次包括：
第一层，在绝缘基板上印制有金属导电体；
第二层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第一层中的金属导电体形成两个串联连接的电容；
第三层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第二层中的金属导电体形成两个相互独立的电容，本层中的金属导电体设置在绝缘基板边缘，并分别与导电结点电连接；
第四层，在绝缘基板上印制有两个相互连接的螺旋状金属导电体，两个螺旋状金属导电体关于连接点呈轴对称分布，形成两个相互连接的电感；
接地层，在绝缘基板上印制有金属导电体，金属导电体与接地导电结点电连接；
第四层的两个螺旋状金属导电体的连接点通过第一金属导体柱与接地层的金属导电体电连接，第一金属导体柱与其他层的金属导电体相互绝缘；第二层的两个金属导电体中的一个通过第二导电柱与第四层中两个螺旋状金属导电体中的一个的端点电连接，第二导电柱与其他层的金属导电体相互绝缘；第二层的两个金属导电体中的另一个通过第三导电柱与第四层中两个螺旋状金属导电体中的另一个的端点电连接，第三导电柱与其他层的金属导电体相互绝缘。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的第四层与接地层之间还设置有两层与其他层相互平行的电路层，分别为：
第五层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体；
第六层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并分别与第五层上的两个金属导电体形成电容；
第五层中的金属导电体设置在绝缘基板边缘，并分别与导电结点电连接，分别通过导电结点与第三层中的金属导电体电连接；第六层中的金属导电体分别与第二导电柱和第三导电柱电连接，第五层和第六层形成的电容与第二层和第三层形成的电容分别并联连接。
所述的第三层和第六层中金属导电体连接的导电结点分别设置在滤波器长轴方向的两端。
所述的接地层上的金属导电体分别有对成的两端与接地导电结点连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用低温共烧技术实现的多层介质带通滤波器，可以实现带内低插损，带外高抑制，特别是对镜像频率抑制高的特点，还有高品质因数，高稳定性，适合于大规模的生产，成本低等优点，另外还为电子产品的小型化提供了前提。
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型等效电路图。
图2为本实用新型内部结构立体示意图。
图3为本实用新型内部结构分解状态示意图。
图4为本实用新型第一层电路层平面结构示意图。
图5为本实用新型第二层电路层平面结构示意图。
图6为本实用新型第三层电路层平面结构示意图。
图7为本实用新型第四层电路层平面结构示意图。
图8为本实用新型第五层电路层平面结构示意图。
图9为本实用新型第六层电路层平面结构示意图。
图10为本实用新型接地层电路层平面结构示意图。
图11为本实用新型内部结构电路示意图。
图中，1-第一绝缘基板，2-第二绝缘基板，3-第三绝缘基板，4-第四绝缘基板，5-第五绝缘基板，6-第六绝缘基板，7-接地绝缘基板，8-第一电容基片，9-第二电容基片，10-第三电容基片，11-第四电容基片，12-第五电容基片，13-第一电感基片，14-第二电感基片，15-第六电容基片，16-第七电容基片，17-第八电容基片，18-第九电容基片，19-接地导体，20-第一金属导体柱，21-第二金属导体柱，22-第三金属导体柱。
具体实施方式
本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。
低温陶瓷共烧技术(即LTCC)是指在温度低于1000℃，可以采用高导电率的金、银、铜等金属作为导电介质，所有的电路被层叠在一起进行一次性烧结，这样做不但节省了时间，降低了成本，而且电介质不易氧化，不需要电镀保护，大幅度的减小了电路的尺寸。低温陶瓷共烧技术(LTCC)制成的带通滤波器结构多是基于LC低通滤波器电路设计来实现的，这是因为LTCC无源器件尺寸很小(1mm～5mm)，而且所用介质材料的相对介电常数比较高(7～15)，所以在设计工作频率低于3GHz的LTCC无源滤波器时，主要考虑的是电感L和电容C的实现问题。电容是采用“金属-绝缘体-金属”的形式，也可以利用边缘电容耦合来实现电容，特别是交指形电容。大电感一般由线圈构成，可以是平面螺旋线圈，也可以是层叠型线圈，又或者是蛇形线(Meander-line)。
请参看附图1，图1为本实用新型的等效电路图，图1为二阶交叉耦合带通滤波器，电路中设有一个输入结点、一个输出结点和一个接地点，电路为对称设置，输入点和输出点可以互换，假设PORT1为输入点，PORT2为输出点。电感L1和电容C1并联连接，电感L2和电容C2并联连接，分别形成两个谐振回路，两个谐振回路串联连接，两个谐振回路的公共连接点为接地点，接地。与串联的两个谐振回路并联有电容C，形成滤波器电路的主体部分，输入点PORT1通过串联一个电容C3与滤波器电路的主体部分连接，输出点PORT2通过串联一个电容C4与滤波器电路的主体部分连接。其中，交叉耦合电容C的引入是为了在阻带内增加一个零点。电感L1和电容C1形成的谐振回路与电感L2与电容C2形成的谐振回路以及两个电感之间的耦合M是确定整个电路中心频率的主要因素。电容C3和电容C4作为直流去耦合电容阻止了滤波器前后的直流信号，还作为反向器使外阻抗与两个谐振回路匹配。
请参看附图2和附图3，本实用新型内部结构如图2、图3所示。本实施例中，采用七层结构构成，每一层均是在绝缘基板上印制有不同的金属导电体构成。其中，第一层为在第一绝缘基板1上印制有第一电容基片8构成，第一层平面结构请参看图4；第二层为在第二绝缘基板2上印制第二电容基片9和第三电容基片10构成，第二层平面结构请参看附图5，第二电容基片9和第三电容基片10之间相互绝缘，第二电容基片9与第一电容基片8之间形成电容，第三电容基片10与第一电容基片8之间形成电容，因此，第二电容基片9和第三电容基片10通过第一电容基片8形成两个串联的电容，等效于图1中的电容C；第三层为在第三绝缘基板3上印制第四电容基片11和第五电容基片12构成，第三层平面结构请参看附图6，第四电容基片11和第五电容基片12之间相互绝缘，第四电容基片11与第二电容基片9之间形成电容，等效与图1中的电容C3，第五电容基片12与第三电容基片10之间形成电容，等效于图1中的电容C4；第四层为在第四绝缘基板4上印制有第一电感基片13和第二电感基片14构成，第四层平面结构请参看附图7，本实施例中，第一电感基片13和第二电感基片14的采用平面螺旋线圈结构，第一电感基片13和第二电感基片14在第四绝缘基板4上呈轴对称分布，第一电感基片13和第二电感基片14在对称轴处相连接，等效于图1中的电感L1和电感L2，第一电感基片13和第二电感基片14产生的平面耦合即等效于图1中的两个电感之间的耦合M；第五层为在第五绝缘基板5上印制第六电容基片15和第七电容基片16构成，第五层平面结构请参看附图8，第六电容基片15和第七电容基片16之间相互绝缘，第六电容基片15通过第一导电结点与第三层中的第四电容基片11电连接，第七电容基片16通过第二导电结点与第三层中的第五电容基片12电连接；第六层为在第六绝缘基板6上印制有第八电容基片17和第九电容基片18，第六层平面结构请参看附图9，第八电容基片17和第九电容基片18之间相互绝缘，第八电容基片17与第六电容基片15之间形成电容，第九电容基片18与第七电容基片16之间形成电容，第八电容基片17通过第三金属导电柱22与第二电容基片9电连接，第九电容基片18通过第二金属导电柱21与第三电容基片10电连接，使第八电容基片17与第六电容基片15形成的电容和第二电容基片9与第四电容基片11形成的电容并联在一起，共同等效于图1中的电容C3，第九电容基片18与第七电容基片16形成的电容和第三电容基片10与第五电容基片12形成的电容并联在一起，共同等效于图1中的电容C4；第七层为在接地绝缘基板上印制有接地导体19构成，第七层平面结构请参看附图10，接地导体19通过第一金属导体柱20与第一电感基片13和第二电感基片14的连接处电连接，将第一电感基片13和第二电感基片14接地，第八电容基片17与接地导体19之间形成电容，等效于图1中的电容C1，第九电容基片18与接地导体19之间形成电容，等效于图1中的电容C2。第一电感基片13的另一端与第三金属导电柱22电连接，第二电感基片14的另一端与第二金属导电柱21电连接，除了上述叙述之外，第一金属导电柱20、第二金属导电柱21、第三金属导电柱22与其它层中的金属导电体均处于绝缘状态。
本实用新型可通过调节各个电容基片的长和宽来调整电容的大小，两个平面电感为本实用新型耦合能量的主体，决定了滤波器的中心工作频率。
本实用新型可取代传统滤波器而广泛应用于通信等领域。

Claims (4)

1、一种叠层片式微波带通滤波器，其特征是：所述的滤波器包括基体和设置在基体内的电路层，各电路层平行设置，电路层依次包括：
第一层，在绝缘基板上印制有金属导电体；
第二层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第一层中的金属导电体形成两个串联连接的电容；
第三层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并与第二层中的金属导电体形成两个相互独立的电容，本层中的金属导电体设置在绝缘基板边缘，并分别与导电结点电连接；
第四层，在绝缘基板上印制有两个相互连接的螺旋状金属导电体，两个螺旋状金属导电体关于连接点呈轴对称分布，形成两个相互连接的电感；
接地层，在绝缘基板上印制有金属导电体，金属导电体与接地导电结点电连接；
第四层的两个螺旋状金属导电体的连接点通过第一金属导体柱与接地层的金属导电体电连接，第一金属导体柱与其他层的金属导电体相互绝缘；第二层的两个金属导电体中的一个通过第二导电柱与第四层中两个螺旋状金属导电体中的一个的端点电连接，第二导电柱与其他层的金属导电体相互绝缘；第二层的两个金属导电体中的另一个通过第三导电柱与第四层中两个螺旋状金属导电体中的另一个的端点电连接，第三导电柱与其他层的金属导电体相互绝缘。
2、根据权利要求1所述的叠层片式微波带通滤波器，其特征是：所述的第四层与接地层之间还设置有两层与其他层相互平行的电路层，分别为：
第五层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体；
第六层，在绝缘基板上印制有两个相互绝缘的金属导电体，并分别与第五层上的两个金属导电体形成电容；
第五层中的金属导电体设置在绝缘基板边缘，并分别与导电结点电连接，分别通过导电结点与第三层中的金属导电体电连接；第六层中的金属导电体分别与第二导电柱和第三导电柱电连接，第五层和第六层形成的电容与第二层和第三层形成的电容分别并联连接。
3、根据权利要求2所述的叠层片式微波带通滤波器，其特征是：所述的第三层和第六层中金属导电体连接的导电结点分别设置在滤波器长轴方向的两端。
4、根据权利要求1或2所述的叠层片式微波带通滤波器，其特征是：所述的接地层上的金属导电体分别有对成的两端与接地导电结点连接。
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