CN204244192U - Lc滤波器电路及高频模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种插入损耗较低且可获得急速衰减特性的小型LC滤波器电路。第1输入输出端子（P1）与第2输入输出端子（P2）通过信号线（100）相连接。信号线（100）经由第1电感器（101）连接至接地。第2电感器（102）与电容器（103）一起构成LC并联电路（10）。LC并联电路（10）连接至接地。第1电感器（101）与第2电感器（102）配置成以互感M进行磁场耦合。此时，第1电感器（101）与第2电感器（102）配置为通过磁场耦合使得互感以-M作用于各电感器。

Description

LC滤波器电路及高频模块

技术领域

本实用新型涉及一种具备LC并联谐振电路的LC滤波器电路及高频模块。

背景技术

在移动电话等移动体通讯设备中，使用小型的低损耗且量产性优异的层叠型滤波器电路(例如，参照专利文献1)。图1是专利文献1所使用的LC滤波器电路的电路图。

图1所示的电路中，在连接第1输入输出端子P1及第2输入输出端子P2的信号线与接地之间，插入有由电感器L11与电容器C11构成的LC并联谐振电路。LC并联谐振电路具有在该谐振电路的谐振频率处电路阻抗成为最大(无限大)的阻抗特性，因此能利用该特性使包含该谐振频率在内的频带的信号通过。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003-258587号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

如上所述，在形成使特定频带通过的滤波器电路的情况下，通过实现在特定频带(通频带)的端部获得急速衰减的特性(以下，将这种特性称为急速衰减特性)，可防止通频带宽度不必要地变宽。通过实现这种特性，例如，即使想要使其通过的通信信号与想要使其衰减的通信信号的频带相接近，也可以仅使想要通过的通信信号通过。

然而，在使用包含图1的LC并联谐振电路的滤波器电路的情况下，通过增大电容器C11的电容能使衰减特性变得陡峭，但通频带的衰减量也会增加，插入损耗变大。另一方面，通过增大电感器L11的电感能使插入损耗变小，但在这种情况下，衰减特性变得平缓，3dB频带宽度变广。因此，在图1所示的现有滤波器电 路中，无法实现能将靠近使用频带的通信信号彼此可靠地分离的滤波器。

并且，为了增大电感器L11的电感，必须进行使电感器L11的导体的匝数增多等的设计变更，这必然会产生电路尺寸变大的倾向。因此，在电感具有上限的情况下，从电路尺寸的角度考虑，对于插入损耗必须要作出一定程度的牺牲。

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种插入损耗较低且可获得急速衰减特性的小型LC滤波器电路及高频模块。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型的LC滤波器电路，具备：第1电感器，该第1电感器的第1端部与连接第1输入输出端子和第2输入输出端子的信号线相连接；以及LC并联电路，该LC并联电路由第2电感器及并联于该第2电感器的电容器构成。第1电感器与第2电感器配置为进行磁场耦合。LC并联电路的第2电感器与电容器的一个连接点接地或经由电容器、电感器接地。

在该结构中，第1电感器与构成LC并联电路的第2电感器进行磁场耦合，从而形成互感。由此，仅利用第1电感器、第2电感器、及电容器这三个电路元件即可构成由第1电感器、第2电感器、互感、及电容器四个电路元件形成的滤波器电路。因此，在不增加实际形成在层叠体上的电路元件个数的情况下，就能实现仅由一个电感器和一个LC并联电路的组合无法实现的衰减特性、衰减极。

此外，在本实用新型的LC滤波器电路中，优选第1电感器的与第1端部相反侧的第2端部接地或经由电容器、电感器等元件接地。

对于这种结构，示出具体的LC滤波器电路的一个示例。在该结构中，在信号线与接地之间连接有第1电感器，从而形成LC并联电路的第2电感器与该第1电感器进行磁场耦合的电路结构。通过这种电路结构，可构成以下滤波器，即：以特定频带作为通频带、且频率高于该通频带的高频侧及频率低于该通频带的低频侧成为衰减频带。此外，如后文所述，通过对各电路元件进行恰当地设计，能够实现以下特性，即：低频侧的衰减特性急剧倾斜，且在通频带的高频侧具有衰减极。也就是说，能实现可防止通频带宽度不必要地变宽并争取通频带两端的衰减量的滤波器电路。

此外，在本实用新型的LC滤波器电路中，优选第2电感器的电感大于第1电感器的电感。

根据这种结构，能更有效地实现上述特性。

此外，优选本实用新型的LC滤波器电路的电容器为第2电感器的寄生电容器。

根据这种结构，进一步地，也可以不在层叠体上实际形成电容器，而在电路上实现，由此可进一步小型化。

此外，本实用新型的高频模块，由LC滤波器电路的结构形成。高频模块包括：层叠体，该层叠体层叠有多个电介质层；以及导电图案，该导电图案设置在电介质层上，形成第1电感器、第2电感器及电容器。优选形成第1电感器的导电图案与形成第2电感器的导电图案沿着层叠体的层叠方向至少一部分相对。

对于这种结构，示出上述滤波器电路构成的高频模块的具体结构例。

此外，本实用新型的高频模块，具有多个LC滤波器电路的结构。高频模块包括：层叠体，该层叠体层叠有多个电介质层；以及导电图案，该导电图案设置在电介质层上，形成第1电感器、第2电感器及电容器。优选形成第1电感器的导电图案与形成第2电感器的导电图案，在多个LC滤波器电路的各电路中，沿着层叠体的层叠方向至少一部分相对。

对于这种结构，示出由多个上述滤波器电路构成的高频模块的具体结构例。

实用新型效果

根据本实用新型，能以简单的电路结构且小型化地形成插入损耗较低且可获得急速衰减特性的LC滤波器电路。

附图说明

图1是专利文献1所使用的LC滤波器电路的电路图。

图2是第1实施方式所涉及的LC滤波器电路1的电路图。

图3是第1实施方式所涉及的LC滤波器电路1及现有LC滤波器电路的传输特性图。

图4是将第1实施方式所涉及的LC滤波器电路10的互感M考虑在内的等效电路图。

图5是第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的电路图。

图6是第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的传输特性图。

图7是具备第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的高频模块的一部分的层叠图。

图8是具备第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的高频模块的一部分的层叠图。

图9是具备第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的高频模块的一部分的 层叠图。

具体实施方式

参照附图说明本实用新型第1实施方式所涉及的滤波器电路。图2是第1实施方式所涉及的LC滤波器电路1的电路图。

LC滤波器电路1具备第1输入输出端子P1与第2输入输出端子P2。第1输入输出端子P1与第2输入输出端子P2通过信号线100连接。第1电感器101的第1端连接至信号线100，与第1端相反一侧的第2端连接至接地(接地)。第1电感器101的电感为L1。

第2电感器102的第1端与电容器103的第1端连接，第2电感器102的第2端与电容器103的第2端连接。由此，构成第2电感器102与电容器103的LC并联电路10。LC并联电路10的第2电感器102与电容器103的第2端彼此的连接点接地。第2电感器102的电感为L2，电容器103的电容为C1。

通过后述的层叠体内的结构对第1电感器101与第2电感器102进行配置，使两者进行磁场耦合。由此，在第1电感器101与第2电感器102之间产生互感M。此时，第1电感器101与第2电感器102配置为通过磁场耦合使得互感以-M作用于各电感器。

由这种结构形成的LC滤波器电路1具有下述传输特性(通过特性S(2，1)及反射特性S(1，1))。图3(A)是第1实施方式所涉及的LC滤波器电路1的传输特性图，图3(B)是图2所示的现有LC滤波器电路的传输特性图。此外，图3(A)、图3(B)是模拟结果，设定为2.5GHz成为通频带的中心频率。

使用下述设定来作为具体的元件值的设定。

在图3(A)中，第1、第2输入输出端子P1、P2设定为50Ω终端，第1电感器101的电感L1设定为1.0nH，第2电感器102的电感L2设定为8.0nH，第1、第2电感器101、102的内部电阻设定为10Ω。此外，电容器103的电容C1设定为0.5pF，由电感器102与电容器103构成的并联电路的内部电阻设定为10Ω。此外，在图3(B)中，电感设定为1nH，电容设定为6.0pF。

若使用本实施方式的结构，则如图3(A)所示，能使通频带的频宽变窄，在通频带的低频侧与高频侧可实现急速的衰减特性。尤其是，在高频侧可形成衰减极。于是，在这种结构中，3dB带宽为640MHz。这里，3dB带宽表示以通过损耗最小的频率的衰减量为基准、衰减量为-3dB的频率范围。此外，插入损耗IL为0.56dB。

另一方面，在使用现有结构的情况下，如图3(B)所示，通频带的频宽变广，通频带的低频侧与高频侧这两侧具有平缓的衰减特性。于是，在这种现有结构中，3dB带宽为1980MHz，插入损耗为1.53dB。

如上所述，若使用本实施方式的结构，则可实现将通频带作为窄频带从而在通频带的低频侧与高频侧获得急速衰减特性，且插入损耗较小的LC滤波器电路。即，可实现传输特性优异的LC滤波器电路。尤其是，若将高频侧的衰减极设定为与使用安装有该LC滤波器电路的通信模块进行收发的、利用相邻频率的其他通信信号的频带大致一致，则可充分地确保收发二种通信信号的收发电路间的隔离性。

这是由于本实施方式的LC滤波器电路1与下述等效电路具有相同的电路结构，因而可实现上述效果。通过第1电感器101与第2电感器102的电磁场耦合，可将LC滤波器电路1视为图4所示的等效电路。图4是将第1实施方式所涉及的LC滤波器电路1的互感M考虑在内的等效电路图。

在作为等效电路的LC滤波器电路1中，由电感(L1-M)形成的电感器111的第1端与信号线相连接。在该电感器111的第2端上连接有由电感M形成的电感器113的第1端，以及由电感(L2-M)形成的电感器112的第1端。在电感器112的第2端上连接有由电容C1形成的电容器103的第1端。电感器113的第2端与电容器103的第2端接地。由此，构成由电感(L2-M)的电感器112及电容器103的LC串联电路与电感M的电感器113构成的并联电路。

在这种电路结构中，在通频带的低频侧，第1电感器101与第2电感器102之间的磁场耦合较弱，因此直接连接至信号线的第1电感器大幅有助于LC滤波器电路1的传输特性。并且，由于是低频、第1电感L1小于第2电感L2且值较小，因此从信号线100经由第1电感器101连接至接地的电路的阻抗也相对较小。因此，在信号线100中传输的信号具有容易经由第1电感器101流向接地的特性。由此，在通频带的低频侧形成具有规定的衰减量及衰减特性的衰减域。

接着，在通频带中必须考虑互感M的存在，互感M的电感器113、以及电感(L2-M)的电感112和电容C1的电容器103的并联谐振电路大幅有助于LC滤波器电路1的传输特性。在并联谐振电路的谐振频率处，并联电路的阻抗为最大。因此，在通频带中，若从信号线100观察接地侧，则可视为电感(L1-M)的电感器111与具有大阻抗的并联谐振电路相连接。由此，在通频带中，在与该谐振频率相对应的频带内，可视为从信号线100到接地侧连接有较大阻抗，通信信号无衰减地在第1、第2输入输出端子间传输。并且，由于互感M无导体损耗，因此并联谐振电路的 Q值非常高。从而可实现窄频带且通频带内的衰减较小的滤波器。

接着，在频率比通频带高的高频侧，也必须考虑互感M的存在，由电感(L1-M)的电感器111、电感(L2-M)的电感器112、及电容C1的电容器构成的串联谐振电路大幅有助于LC滤波器电路1的传输特性。在串联谐振电路的谐振频率处，阻抗为最小，在谐振频率，通信信号几乎全部流向接地。因此，在第1、第2输入输出端子间，几乎不传输通信信号。通过将该谐振频率设定成与通频带的高频侧的附近、尤其是相邻的其它通信信号的频率大致一致，能使高频侧的衰减特性提升。

并且，如上所述，通过利用上述电路结构来实现LC滤波器电路1，能由第1电感器101、第2电感器102、电容器103的三个电路元件实现由电感器111、电感器112、113、电容器103四个电路元件形成的电路。即，通过仅在层叠体上形成三个电路元件，即可实现由四个电路元件构成的LC滤波器电路10。由此，与在层叠体上形成四个电路元件的情况相比，能够实现小型化。

如上所述，通过使用本实施方式的结构，能实现通频带较窄、衰减特性优异、插入损耗较低的LC滤波器电路的小型化。

接着，参照附图说明本实用新型第2实施方式所涉及的LC滤波器电路。图5是第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的电路图。本实施方式的LC滤波器电路1A的结构中包括两个第1实施方式所示的利用互感的LC滤波器电路1。

在第1输入输出端子P1与第2输入输出端子P2之间，从第1输入输出端子P1侧开始，串联有电容器105、电感器104、电容器106。

电容器105与电感器104的连接点经由电感器101A、电容器200连接至接地。电感器102A形成并配置为使得电感器102A与电感器101A进行磁场耦合，从而产生互感M1。此时，电感器101A与电感器102A配置为通过磁场耦合使得互感以-M1作用于各电感器。电容器103A的第1端连接至电感器102A的第1端，电容器103A的第2端连接至电感器102A的第2端。由此，构成电感器102A与电容器103A的并联电路。电感器102A及电容器103A各自的第2端经由电容器200连接至接地。

电感器104与电容器106的连接点经由电感器101B、电容器200连接至接地。电感器102B形成并配置为使得电感器102B与电感器101B进行磁场耦合，从而产生互感M2。此时，电感器101B与电感器102B配置为通过磁场耦合使得互感以-M2作用于各电感器。电容器103B的第1端连接至电感器102B的第1端，电容器103B的第2端连接至电感器102B的第2端。由此，构成电感器102B与电容器103B的 并联电路。电感器102B及电容器103B各自的第2端经由电容器200连接至接地。

这里，电感器101A、101B相当于上述第1电感器，电感器102A、102B相当于上述第2电感器。

由这种结构形成的LC滤波器电路1A具有下述传输特性(通过特性S(2，1)及反射特性S(1，1))。图6是第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的传输特性图。此外，图6是实验结果，设定成2.4GHz附近成为通频带的中心频率。

如图6所示，通过使用由本实施方式的结构形成的LC滤波器电路1A，可实现插入损耗不会恶化且衰减频带的衰减量较大的LC滤波器电路。尤其是，通过采用图5所示的电路结构，在通频带的低频侧与高频侧这两侧均形成衰减极。因此，若将该衰减极设定为与利用频带相邻的多个通信信号的频带大致一致，则能实现可更有效地确保多个通信信号的电路间的隔离性的高频前端电路。

具备这种LC滤波器电路1A的高频模块，如上所述可通过层叠体来实现，各电感器及电容器按下述形状来形成即可。

图7、图8、图9是具备第2实施方式所涉及的LC滤波器电路1A的高频模块的一部分的层叠图。在图7及图8中，仅示出图5所示的电感器101A、101B、102A、102B。在图9中，仅示出图5所示的电容器200。

在图7(A)至图7(D)所示的各电介质层中，构成电感器101A、101B的开环状的电极图案形成为使得在层叠方向上电极图案彼此的至少一部分重合。通过利用通孔电极在层叠方向上将各层的电极图案相连接，使得各层的电极图案形成为以层叠方向为轴方向的螺旋形状。电感器101A、101B从图7(D)所示的电介质层经由图9所示的电容器200的电极图案与接地电位相连接。

在图8(A)至图8(D)所示的各电介质层中，构成电感器102A、102B的开环状的电极图案形成为使得在层叠方向上电极图案彼此的至少一部分重合。通过利用通孔电极在层叠方向上将各层的电极图案相连接，使得各层的电极图案形成为以层叠方向为轴方向的螺旋形状。电感器102A,102B从图8(D)所示的电介质层经由图9所示的电容器200的电极图案与接地电位相连接。

在图9所示的各电介质层中，形成为平面状的电极图案200A与内层接地电极GND相对。利用这种结构来形成电容器200。

此时，构成电感器101A的电极图案形成为，相对于构成电感器102A的电极图案、在层叠方向上电极图案彼此的至少一部分重合。通过改变构成电感器101A的电极图案与构成电感器102A的电极图案之间的重合面积、及电极图案间的层叠 方向的距离，可适当地调整在电感器101A与电感器102A间产生的互感M1的值，从而可根据需要调整LC滤波器1A的特性。

同样地，构成电感器101B的电极图案形成为，相对于构成电感器102B的电极图案、在层叠方向上电极图案彼此的至少一部分重合。通过改变构成电感器101B的电极图案与构成电感器102B的电极图案之间的重合面积、及电极图案间的层叠方向的距离，可适当地调整在电感器101B与电感器102B间产生的互感M1的值，从而可根据需要调整LC滤波器1A的特性。

并且，图5所示的电容器103A是通过寄生电容器而实现的，该寄生电容器由电感器102A的电极图案与电容器200的电极图案200A沿着层叠方向重合而产生。此外，图5所示的电容器103B也是寄生电容器而实现的，该寄生电容器由电感器102B的电极图案与电容器200的电极图案200A沿着层叠方向重合而产生。利用该重合面积与相重合的电极间的电介质层的层数，能获得作为LC滤波器电路1A所需的电容。

这里，如上所述，若电容变大则插入损耗变大，因此在本实施方式所涉及的LC滤波器电路1A中，只要以所需的最小限度获得规定范围的电容即可。因此，若使用图7、图8、图9所示的电极图案的结构，利用在电感器102A、102B与电容器200之间产生的寄生电容器来实现电容器103A、103B，则能实现以下本实施方式的结构所需的电极结构的小型化，即：将电容器103A、103B的电容设为所需最小限度，并增大电感器102A、102B的电感以用于改善插入损耗。

此外，如上述所说明的那样，由于具备本实施方式的LC滤波器电路的高频模块可内设于LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics：低温共烧陶瓷)，因此与另外具备可实现相同的窄频带通过特性的SAW滤波器，并将该SAW滤波器安装在层叠体顶面的形状的高频模块相比，具备本实施方式的LC滤波器电路的高频模块能够更为小型化。

此外，在上述第2实施方式中，示出了具备两个第1实施方式所示的LC滤波器电路的例子，但也可以为三个以上。

此外，上述实施方式所示的电感或电容，是用于实现本实施方式的结构的一个示例，作为LC滤波器电路，也可将电感或电容适当设定成其它值，以使得可以获得上述本实用新型申请的特征特性。

标号说明

1，1A LC滤波器电路 

10，10A，10B LC并联电路

100  信号线

101  第1电感器

102  第2电感器

103，103A，103B，200  电容器

101A，101B，102A，102B，104  电感器

Claims (5)

1.一种LC滤波器电路，其特征在于，包括：

第1电感器，该第1电感器的第1端部与连接第1输入输出端子和第2输入输出端子的信号线相连接；以及

LC并联电路，该LC并联电路由第2电感器及并联于该第2电感器的电容器构成，

所述第1电感器与所述第2电感器配置成进行磁场耦合，

所述LC并联电路的第2电感器与电容器的一个连接点接地或经由电容器、电感器接地，

所述第2电感器的电感大于所述第1电感器的电感。

2.如权利要求1所述的LC滤波器电路，其特征在于，

所述第1电感器的与所述第1端部相反侧的第2端部接地或经由电容器、电感器接地。

3.如权利要求1或2所述的LC滤波器电路，其特征在于，

所述电容器为所述第2电感器的寄生电容器。

4.一种高频模块，其特征在于，

所述高频模块由如权利要求1至3的任一项所述的LC滤波器电路的结构形成，包括：

层叠体，该层叠体层叠有多个电介质层；以及

导电图案，该导电图案设置在所述电介质层上，并形成所述第1电感器、所述第2电感器及所述电容器，

沿着所述层叠体的层叠方向，形成所述第1电感器的导电图案与形成所述第2电感器的导电图案的至少一部分相对。

5.一种高频模块，其特征在于，

所述高频模块具有多个如权利要求1至3的任一项所述的LC滤波器电路的结构，包括：

层叠体，该层叠体层叠有多个电介质层；以及

导电图案，该导电图案设置在所述电介质层上，并形成所述第1电感器、所述第2电感器及所述电容器，

在多个LC滤波器电路的各电路中，沿着所述层叠体的层叠方向，形成所述第1电感器的导电图案与形成所述第2电感器的导电图案的至少一部分相对。