CN205792477U - 具有宽频抑制能力的低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有宽频抑制能力的低通滤波器，包含第一电容至第七电容以及第一电感至第四电感，该第三电容的一端连接一输入端，该第五电容的一端连接一输出端，该输入端与第四电容之间连接相并联的第一电容及第一电感；该输入端与第四电容之间连接相并联的第二电容及第二电感；其中，该输入端与第四电容之间再连接以第六电容与第三电感串联成的一第一LC谐振电路；该输出端与第四电容之间再连接以第七电容与第四电感串联成的一第二LC谐振电路；藉由该第一LC谐振电路及第二LC谐振电路，本实用新型可改善低通滤波器在高频停带范围内的谐波杂讯抑制效果。

Description

具有宽频抑制能力的低通滤波器

技术领域

本实用新型是关于一种无线通讯的滤波元件，特别是指一种低通滤波器元件。

背景技术

为了因应影像通讯技术与影音多媒体的应用，未来通讯频宽与抑制杂讯能力的提升，已成为不可或缺的要求。

低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)的制程除了具有良好的高频特性、易将电路立体化外，也具有多种介电材料可以自由选择，在电路架构设计与布局上，都拥有较大的弹性空间，故制作元件的制程使用LTCC是现在与未来最佳的选择。

无线通讯模块在前级收发模块(Front End Module)中，会使用到2个低通滤波器(Low Pass Filter)，而低通滤波器最主要的功用是对通带(Pass Band)以外的谐波加以适当地衰减，故低通滤波器在无线通讯模块中为一重要元件。

在先前技术一般低通滤波器，具有2个传输零点类型的低通滤波器，其频带杂讯抑制能力已不敷使用，故具有3个传输零点类型的低通滤波器为目前应用的主流，其中图5为一般低通滤波器的等效电路图，包含有一第一电容C1～一第五电容C5、一第一电感L1及一第二电感L2，其中，第一电容C1与第一电感L1先并联后，再连接在第三电容C3及第四电容C4之间，第二电容C2与第二电感L2同样先并联后，再连接在第四电容C4及第四电容C5之间。

请参考图6所示，前述该低通滤波器所存在的问题为停带(Stop Band)杂讯抑制能力仍然无法达到通带(Pass Band)截止频率的10倍以上，如范围A1所标示的频段。故通带频率的10倍以上的谐波将无法有效衰减，此为目前低通滤波器有待克服的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种具有宽频抑制能力的低通滤波器，在高频的宽停带(Stop band)区段提供良好的杂讯抑制能力。

为达成前述目的，本实用新型具有宽频抑制能力的低通滤波器包含以多个层的基板堆叠形成的一积层本体，在该多层基板的表面上形成多个多个导电图案，该多个多个导电图案构成第一电容至第七电容以及第一电感至第四电感，其中：

该第三电容的一端为一输入端，该第三电容的另一端连接至接地；

该第五电容的一端为一输出端，该第五电容的另一端连接至接地；

该第一电容及第一电感并联在该输入端与该第四电容的第一端；

该第二电容及第一电感并联在该输出端与该第四电容的第一端；

该第四电容的第二端连接至接地；

该第六电容及该第三电感串联构成一第一LC谐振电路，该第一LC谐振电路连接在该输入端与该第四电容的第一端之间；

该第七电容及该第四电感串联构成一第二LC谐振电路，该第二LC谐振电路连接在该输出端与第四电容的第一端之间。

上述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其中，该多个层的基板包含由上而下依序堆叠的第一基板至第九基板，其中：

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第一电感线段，该些第一电感线段串联构成该第一电感；且第一基板至第四基板之间的第一电感线段互相重叠耦合构成该第一电容；

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第二电感线段，该些第二电感线段串联构成该第二电感；且第一基板至第四基板之间的第二电感线段互相重叠耦合构成该第二电容；该第一基板上的第一电感线段及第二电感线段互相连接在一第一连接点；

该第五基板上形成一第三电感线段、一第四电感线段、一第六电容耦合面及一第七电容耦合面；该第三电感线段与该第四电感线段的一端互相连接在一第二连接点，该第二连接点电性连接至该第一连接点，其中，该第三电感线段构成该第三电感且延伸连接该第六电容耦合面，该第四电感线段构成该第四电感且延伸连接该第七电容耦合面；

该第六基板上形成互相分离的一第三电容耦合面及一第五电容耦合面，该第三电容耦合面与该第六电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；该第五电容耦合面与前述第七电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；

该第七基板的表面形成互相分离的一第一接地面及一第二接地面，该第一接地面与该第三电容耦合面互相耦合而构成该第三电容；该第二接地面与该第五电容耦合面互相耦合而构成该第五电容；

该第八基板的表面形成一第四电容耦合面，该第四电容耦面上具有一第三连接点，第三连接点电性连接至该第二连接点；

该第九基板的表面形成一第三接地面，该第三接地面与前述该第四电容耦合面互相耦合构成该第四电容。

上述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其中，该多个层的基板包含由上而下依序堆叠的第一基板至第十基板，其中：

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第一电感线段，该些第一电感线段串联构成该第一电感；且第一基板至第四基板之间的第一电感线段互相重叠耦合构成该第一电容；

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第二电感线段，该些第二电感线段串联构成该第二电感；且第一基板至第四基板之间的第二电感线段互相重叠耦合构成该第二电容；该第一基板上的第一电感线段及第二电感线段互相连接在一第一连接点；

该第五基板上形成一第三电感线段及一第四电感线段，该第三电感线段与该第四电感线段的一端互相连接在一第二连接点，该第二连接点电性连接至该第一连接点，其中，该第三电感线段构成该第三电感，该第四电感线段构成该第四电感；

该第六基板上形成一第六电容耦合面及一第七电容耦合面，该第六电容耦合面电性连接该第三电感线段，该第七电容耦合面电性连接该第四电感线段；

该第七基板上形成互相分离的一第三电容耦合面及一第五电容耦合面，该第三电容耦合面与该第六电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；该第五电容耦合面与前述第七电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；

该第八基板的表面形成互相分离的一第一接地面及一第二接地面，该第一接地面与该第三电容耦合面互相耦合而构成该第三电容；该第二接地面与该第五电容耦合面互相耦合而构成该第五电容；

该第九基板的表面形成一第四电容耦合面，该第四电容耦面上具有一第三连接点，第三连接点电性连接至该第二连接点；

该第十基板的表面形成一第三接地面，该第三接地面与前述该第四电容耦合面互相耦合构成该第四电容。

上述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其中，该第四基板上形成的第一电感线段的一端与第二电感线段的一端分别构成该输入端及该输出端。

上述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其中，第三电容耦合面延伸至其所在基板的其中一侧边以电性连接该第四基板的输入端；且第五电容耦合面延伸至其所在基板的其中一侧边以电性连接该第四基板的输出端。

藉由在低通滤波器的输入端及输出端之间加入该第一LC谐振电路及第二LC谐振电路，本实用新型可改善低通滤波器在通带频率10倍以上频率处会出现的突波问题，提高停带范围内的杂讯抑制效果。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1：本实用新型低通滤波器的等效电路图。

图2：本实用新型低通滤波器的多层导电图案分解示意图。

图3：本实用新型低通滤波器的频率响应图。

图4：本实用新型低通滤波器的多层导电图案另一实施例的局部分解示意图。

图5：现有低通滤波器的等效电路图。

图6：现有低通滤波器的频率响应图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

请参考图1所示，本实用新型是一种具有宽频抑制能力的低通滤波器，包含有第一电容C1～第七电容C7、第一电感L1～第四电感L4。该第三电容C3的一端为输入端In，另一端连接至接地；该第五电容C5的一端为输出端Out，另一端连接至接地。该第一电容C1及第一电感L1并联后，连接在输入端In与第四电容C4的第一端；该第二电容C2及第一电感L2并联后，连接在输出端Out与第四电容C4的第一端之间；该第四电容C4的第二端连接至接地。

该第六电容C6及第三电感L3串联构成一第一LC谐振电路，再连接在输入端In与第四电容的第一端之间；该第七电容C7及第四电感L4串联构成一第二LC谐振电路，连接在输出端Out与第四电容的第一端之间。

请参考图2所示，实际制作本实用新型时，是以低温共烧陶瓷技术(LowTemperature Co-fired Ceramic,LTCC)堆叠多个层基材构成一积层本体，在多个层基材上形成导电图案而构成前述等效电路架构。本实施例包含九层的基板，由上而下排序依序是第一基板S1～第九基板S9，各基板S1～S9为陶瓷基板，其表面上的导电图案说明如下：

该第一基板S1至第四基板S4表面的左半部形成有第一电感线段101，该些第一电感线段101串联形成螺旋状的线圈构成该第一电感L1，利用低温共烧陶瓷技术电性连接不同基板的导电图案为已知的作法，故不再赘述。又因为该些第一电感线段101分属在不同层的第一基板S1～第四基板S4，各基板之间的第一电感线段101互相重叠耦合构成该第一电容C1。

该第一基板S1至第四基板S4表面的右半部形成有第二电感线段102，该些第一电感线段102串联形成另一螺旋状的线圈，构成该第二电感L2，积层；同理，各基板之间的第二电感线段102互相重叠耦合构成该第二电容C2；其中，该第一基板S1上的第一电感线段101及第二电感线段102互相连接在一第一连接点N1。

该第四基板S4上形成的第一电感线段101、第二电感线段102的一端分别构成图1所示的输入端In及输出端Out。

该第五基板S5上形成一第三电感线段103、一第四电感线段104、一第六电容耦合面206及一第七电容耦合面207。该第三电感线段103与该第四电感线段104的一端互相连接在一第二连接点N2后再电性连接至该第一基板S1的第一连接点N1，其中，该第三电感线段103构成该第三电感L3且延伸连接该第六电容耦合面206，该第四电感线段104构成该第四电感L4且延伸连接该第七电容耦合面207。

该第六基板S6的表面上形成互相分离的第三电容耦合面203及第五电容耦合面205。该第三电容耦合面203与前述第六电容耦合面206互相耦合而构成该第六电容C6，且第三电容耦合面203延伸至第六基板S6的其中一侧边以电性连接该第四基板S4的输入端In。该第五电容耦合面203与前述第七电容耦合面207互相耦合而构成该第六电容C7，且第五电容耦合面205延伸至第六基板S6的其中一侧边以电性连接该第四基板S4的输出端Out。

该第七基板S7的表面形成互相分离的第一接地面G1及第二接地面G2。该第一接地面G1与前述第三电容耦合面203互相耦合而构成该第三电容C3。该第二接地面G2与前述第五电容耦合面205互相耦合而构成该第五电容C5。

该第八基板S8的表面形成一第四电容耦合面204，该第四电容耦面204上具有一第三连接点N3，电性连接至该第二连接点N2。

该第九基板S9的表面形成一第三接地面G3，该第三接地面G3与前述该第四电容耦合面204互相耦合构成该第四电容C4。

请参考图4所示，本实用新型在另一实施例中，原本在该第五基板S5上形成的第三电感线段103、第四电感线段104、第六电容耦合面206及第七电容耦合面207可以改为分别形成在两片相邻的基板，即其中一基板形成相连的第三电感线段103与第四电感线段104，另一基板形成第六电容耦合面206及第七电容耦合面207，再电性连接该第三电感线段103及第六电容耦合面206，以及电性连接该第四电感线段104及第七电容耦合面207。

请参考图3所示，从本实用新型的频率响应图上标示两特性曲线，其中一特性曲线以虚线表示，表示本实用新型低通滤波器的插入损失(Insertion loss)，即对应到S参数的S12，可以看到本实用新型仍然保有三个传输零点Z1～Z3，相较于图5传统的低通滤波器特性，本实用新型在高频的宽停带(Stop band)区段具有良好的杂讯抑制能力，第一特性曲线在标示的范围A2内不存在突波。另一特性曲线以实线表示，表示的是本实用新型的返回损失(Return loss)。

综上所述，本实用新型藉由该第一LC谐振电路及第二LC谐振电路可改善低通滤波器在通带频率10倍以上频率处会出现的突波问题，藉由此对LC谐振电路来调整频率以及控制第二、第三传输零点Z2、Z3，突破目前停带抑制频宽的瓶颈。并可改善因增大电感值时，电阻值亦随之增大所产生Q值下降的问题。除此之外，采用多层结构的技术实现低通滤波器，亦能够达成微型化与薄型化的产品外观，更易于应用在射频模块及系统产品上。

因此，本实用新型具有以下特点：

1.具有可简单地调整、控制停带中第二传输零点以及第三传输零点的频率点位置。

2.抵抗因调整电感值时，电阻值亦随之增大所产生的Q值下降。

3.将电感器以对称绕线方式形成在基板上，降低设计复杂度并用电感器层与层之间的寄生电容效应，调整频率或调整阻抗匹配。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有宽频抑制能力的低通滤波器，其特征在于，包含以多个层的基板堆叠形成的一积层本体，在该多层基板的表面上形成多个导电图案，该多个导电图案构成第一电容至第七电容以及第一电感至第四电感，其中：

该第三电容的一端为一输入端，该第三电容的另一端连接至接地；

该第五电容的一端为一输出端，该第五电容的另一端连接至接地；

该第一电容及第一电感并联在该输入端与该第四电容的第一端；

该第二电容及第一电感并联在该输出端与该第四电容的第一端；

该第四电容的第二端连接至接地；

该第六电容及该第三电感串联构成一第一LC谐振电路，该第一LC谐振电路连接在该输入端与该第四电容的第一端之间；

该第七电容及该第四电感串联构成一第二LC谐振电路，该第二LC谐振电路连接在该输出端与第四电容的第一端之间。

2.如权利要求1所述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其特征在于，该多个层的基板包含由上而下依序堆叠的第一基板至第九基板，其中：

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第一电感线段，该些第一电感线段串联构成该第一电感；且第一基板至第四基板之间的第一电感线段互相重叠耦合构成该第一电容；

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第二电感线段，该些第二电感线段串联构成该第二电感；且第一基板至第四基板之间的第二电感线段互相重叠耦合构成该第二电容；该第一基板上的第一电感线段及第二电感线段互相连接在一第一连接点；

该第五基板上形成一第三电感线段、一第四电感线段、一第六电容耦合面及一第七电容耦合面；该第三电感线段与该第四电感线段的一端互相连接在一第二连接点，该第二连接点电性连接至该第一连接点，其中，该第三电感线段构成该第三电感且延伸连接该第六电容耦合面，该第四电感线段构成该第四电感且延伸连接该第七电容耦合面；

该第六基板上形成互相分离的一第三电容耦合面及一第五电容耦合面，该第三电容耦合面与该第六电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；该第五电容耦合面与前述第七电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；

该第七基板的表面形成互相分离的一第一接地面及一第二接地面，该第一接地面与该第三电容耦合面互相耦合而构成该第三电容；该第二接地面与该第五电容耦合面互相耦合而构成该第五电容；

该第八基板的表面形成一第四电容耦合面，该第四电容耦面上具有一第三连接点，第三连接点电性连接至该第二连接点；

该第九基板的表面形成一第三接地面，该第三接地面与前述该第四电容耦合面互相耦合构成该第四电容。

3.如权利要求1所述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其特征在于，该多个层的基板包含由上而下依序堆叠的第一基板至第十基板，其中：

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第一电感线段，该些第一电感线段串联构成该第一电感；且第一基板至第四基板之间的第一电感线段互相重叠耦合构成该第一电容；

该第一基板至第四基板表面的形成有多个第二电感线段，该些第二电感线段串联构成该第二电感；且第一基板至第四基板之间的第二电感线段互相重叠耦合构成该第二电容；该第一基板上的第一电感线段及第二电感线段互相连接在一第一连接点；

该第五基板上形成一第三电感线段及一第四电感线段，该第三电感线段与该第四电感线段的一端互相连接在一第二连接点，该第二连接点电性连接至该第一连接点，其中，该第三电感线段构成该第三电感，该第四电感线段构成该第四电感；

该第六基板上形成一第六电容耦合面及一第七电容耦合面，该第六电容耦合面电性连接该第三电感线段，该第七电容耦合面电性连接该第四电感线段；

该第七基板上形成互相分离的一第三电容耦合面及一第五电容耦合面，该第三电容耦合面与该第六电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；该第五电容耦合面与前述第七电容耦合面互相耦合而构成该第六电容；

该第八基板的表面形成互相分离的一第一接地面及一第二接地面，该第一接地面与该第三电容耦合面互相耦合而构成该第三电容；该第二接地面与该第五电容耦合面互相耦合而构成该第五电容；

该第九基板的表面形成一第四电容耦合面，该第四电容耦面上具有一第三连接点，第三连接点电性连接至该第二连接点；

该第十基板的表面形成一第三接地面，该第三接地面与前述该第四电容耦合面互相耦合构成该第四电容。

4.如权利要求2或3所述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其特征在于，该第四基板上形成的第一电感线段的一端与第二电感线段的一端分别构成该输入端及该输出端。

5.如权利要求4所述具有宽频抑制能力的低通滤波器，其特征在于，第三电容耦合面延伸至其所在基板的其中一侧边以电性连接该第四基板的输入端；且第五电容耦合面延伸至其所在基板的其中一侧边以电性连接该第四基板的输出端。