CN215601278U - 小型化低损耗ltcc带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种小型化低损耗LTCC带通滤波器，包括基体、设置于基体上的端电极和设置于所述基体内的内电极，端电极包括并排设置的输入电极、接地电极和输出电极，内电极包括与端电极平行层叠设置的低通滤波器、高通滤波器、导带和平面金属板，和垂直于端电极设置的第一连接柱至第十一连接柱，形成紧凑结构，实现小型化，同时，第一电感和第三电容并联谐振形成第一零点，第二电感和第二电容串联谐振形成第二零点，第五电感形成第三零点，实现了在8050MHz～12730MHz频率范围内的高频阻带抑制大于等于30dB，提高了带通滤波器的高频阻带抑制，通带内的插入损耗小于等于0.6dB，降低了插入损耗。

Description

小型化低损耗LTCC带通滤波器

技术领域

本实用新型属于滤波器技术领域，尤其涉及一种小型化低损耗LTCC带通滤波器。

背景技术

带通滤波器是微波电路中一个重要的无源器件，它的主要功能是滤除掉高频率信号和低频率信号，提取中间部分频率信号。

随着电子设备向小型化、轻量化和高性能方向不断发展，对带通滤波器的尺寸及性能提出更高的要求，近几十年，众多学者纷纷展开带通滤波器的小型化研究。

目前为止，通带带宽为4.99GHz～5.95GHz的带通滤波器，现有技术水平最高的是，专利“一种抑制高次谐波的5G高性能LTCC带通滤波器(公布号：CN 109889176A)”，由三个谐振器组成。

但是，该带通滤波器，通带带宽为4990MHz～5950MHz，通带插入损耗小于等于1.2dB，插入损耗较大，不能满足元器件低损耗的要求。

同时，其设计的带通滤波器高频阻带抑制在10500MHz～12730MHz范围内大于等于20dB，高频阻带抑制不足。

因此，传统的带通滤波器中存在插入损耗大和高频阻带抑制不足的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化低损耗LTCC带通滤波器，旨在解决传统的带通滤波器中存在插入损耗大和高频阻带抑制不足的问题。

本实用新型实施例提出了一种小型化低损耗LTCC带通滤波器，包括基体、设置于基体上的端电极和设置于所述基体内的内电极；

所述端电极包括并排设置的输入电极、接地电极和输出电极，所述内电极包括与所述端电极平行层叠设置的低通滤波器、高通滤波器、导带和平面金属板，和垂直于所述端电极设置的第一连接柱至第十一连接柱；

所述低通滤波器包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一连接柱的一端与所述输入电极连接，所述第一连接柱的另一端与所述第三电容的一端连接，所述第三电容通过第二连接柱、第三连接柱、第四连接柱与所述第一电感构成并联谐振结构形成第一零点，所述第三电容的另一端通过第三连接柱与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端通过第十连接柱与所述第二电感连接构成串联谐振结构形成第二零点，所述第二电感的另一端通过第九连接柱与所述平面金属板连接，所述第一电容通过第十一连接柱与所述平面金属板连接，所述平面金属板通过第九连接柱与所述接地电极连接；

所述高通滤波器包括第三电感、第四电感、第四电感和第四电容，所述第一电感和所述第三电感平行直连，所述第三电感的另一端通过第五连接柱与述平面金属板连接，所述第三电容和所述第四电容平行直连，所述第四电容的另一端通过第八连接柱与所述接地电极连接；所述第四电容的另一端还通过第七连接柱与所述第四电感连接，所述第四电感另一端还通过第六连接柱与所述平面金属板连接；第五电感由所述第五连接柱、所述第六连接柱通过所述导带并联构成形成第三零点。

在一个实施例中，所述第一电容、所述第三电容和所述第四电容为双层平面极板电容，所述第二电容为三层可变陶瓷真空电容器。

在一个实施例中，所述第一电容包括第一极板和第二极板，所述第三电容包括第三极板和第四极板，所述第二极板和所述第三极板为同一极板。

在一个实施例中，所述第一电感和所述第三电感为双层平面直线电感，所述第二电感为L型线圈，所述第四电感为平面直线电感。

在一个实施例中，所述导带为带状连接线。

在一个实施例中，所述输入电极、所述输出电极和所述接地电极均为方形金属电极。

在一个实施例中，所述第一连接柱和所述第二连接柱相对所述输入电极设置，所述第三连接柱、所述第四连接柱、所述第五连接柱、所述第九连接柱和所述第十连接柱相对所述接地电极设置，所述第六连接柱、所述第七连接柱和所述第八连接柱相对所述输出电极设置，所述第十一连接柱相对所述输入电极和所述接地电极之间设置。

在一个实施例中，所述第二连接柱、所述第三连接柱和所述第四连接柱并排设置，所述第一连接柱、所述第九连接柱所述第十连接柱和所述第十一连接柱位于所述第二连接柱、所述第三连接柱和所述第四连接的下部位置，所述第九连接柱位于所述第十连接柱的下部位置。

在一个实施例中，所述基体为低温共烧陶瓷介质。

在一个实施例中，所述输入电极、所述输出电极和所述接地电极均包括三层镀层，所述镀层从内到外依次为银镀层、镍镀层和锡镀层。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的带通滤波器中电容和电感采用垂直布局，从而形成紧凑结构，实现小型化，同时，第一电感和第三电容并联谐振形成第一零点，第二电感和第二电容串联谐振形成第二零点，第五电感形成第三零点，实现了在8050MHz～12730MHz频率范围内的高频阻带抑制大于等于30dB，提高了带通滤波器的高频阻带抑制，同时，通过合理布局，实现中心频率为5470MHz，通带带宽为960MHz，通带内的插入损耗小于等于0.6dB，降低了插入损耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的小型化低损耗LTCC带通滤波器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的小型化低损耗LTCC带通滤波器的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的小型化低损耗LTCC带通滤波器的正视图；

图4为本实用新型实施例提供的小型化低损耗LTCC带通滤波器的波形示意图；

图5为本实用新型实施例提供的小型化低损耗LTCC带通滤波器的俯视图；

图6为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第一电容的结构示意图；

图7为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第三电容的结构示意图；

图8为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第四电容的结构示意图；

图9为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第一电感和第二电感的结构示意图；

图10为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第二电感的结构示意图；

图11为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中第四电感的结构示意图；

图12为图2所示的小型化低损耗LTCC带通滤波器中局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例提出了一种小型化低损耗LTCC带通滤波器。

如图1所示，小型化低损耗LTCC带通滤波器包括基体Ba、设置于基体Ba上的端电极和设置于基体Ba内的内电极，基体Ba为低温共烧陶瓷介质，采用LTCC(Low TemperatureCo-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)工艺实现，各电极中的无源器件嵌入到基板中，然后高温烧结使多层基板形成基体Ba。

其中，端电极包括并排设置的输入电极IN、接地电极GND和输出电极OUT，输入电极IN用于输入信号，输出电极OUT用于输出信号，输入电极IN、输出电极OUT和接地电极GND均包括三层镀层，镀层从内到外依次为银镀层、镍镀层和锡镀层，其中，输入电极IN、接地电极GND和输出电极OUT的平面形状可根据需求对应设置，如图12所示，在一个实施例中，输入电极IN、输出电极OUT和接地电极GND均为方形金属电极。

内电极包括与端电极平行层叠设置的低通滤波器、高通滤波器、导带和平面金属板C0，和垂直于端电极设置的第一连接柱D1至第十一连接柱D11，其中，低通滤波器用于实现低频滤波，高通滤波器用于实现高频滤波，平面金属板C0用于实现连接柱与低通滤波器和高通滤波器内部的无源器件的连接和信号传导，内电极导体为银。

其中，低通滤波器包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，第一连接柱D1的一端与输入电极IN连接，第一连接柱D1的另一端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3通过第二连接柱D2、第三连接柱D3、第四连接柱D4与第一电感L1构成并联谐振结构形成第一零点，第三电容C3的另一端通过第三连接柱D3与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端通过第十连接柱D10与第二电感L2连接构成串联谐振结构形成第二零点，第二电感L2的另一端通过第九连接柱D9与平面金属板C0连接，第一电容C1通过第十一连接柱D11与平面金属板C0连接，平面金属板C0通过第九连接柱D9与接地电极GND连接，从而形成等效于图2所示的带通滤波器中的低通滤波部分，实现滤除低频率信号的功能。

高通滤波器包括第三电感L3、第四电感L4、第四电感L4和第四电容C4，第一电感L1和第三电感L3平行直连，第三电感L3的另一端通过第五连接柱D5与述平面金属板C0连接，第三电容C3和第四电容C4平行直连，第四电容C4的另一端通过第八连接柱D8与接地电极GND连接；第四电容C4的另一端还通过第七连接柱D7与第四电感L4连接，第四电感L4另一端还通过第六连接柱D6与平面金属板C0连接；第五电感L5由第五连接柱D5、第六连接柱D6通过导带并联构成形成第三零点，从而形成等效于图2所示的带通滤波器中的高通滤波部分，实现滤除掉高频率信号的功能，从而与低通滤波器组成带通滤波器，实现提取中间部分频率信号的功能，减少通带插入损耗。

其中，带通滤波器内部的各电容和电感相对端电极采用垂直布局，从而形成紧凑结构，通过对各电容和电感对应布局，第一电感L1和第三电容C3并联谐振形成第一零点，第二电感L2和第二电容C2串联谐振形成第二零点，第五电感L5形成第三零点，如图4中m5点至m7点所示，实现了在8050MHz～12730MHz频率范围内的高频阻带抑制大于等于30dB，提高了带通滤波器的高频阻带抑制，同时，通过合理布局，实现中心频率为5470MHz，通带带宽为960MHz，如图4中m1点至m3点所示，通带内的插入损耗小于等于0.6dB，降低了插入损耗。

同时，各电容和电感相对于端电极垂直平行设置，形成紧凑结构，实现小型化，带通滤波器体积为1.6mm*0.8mm*0.6mm。

其中，各电容、电感和连接柱的相对位置和形状大小可根据带通滤波器的参数需求和尺寸需求对应调整，同时，各电容的电容值和各电感的电感值同样可根据参数需求对应调整，具体不做限制。

进一步地，如图6至图8所示，第一电容C1、第三电容C3和第四电容C4为双层平面极板电容，即MIM电容，如图2所示，第二电容C2为三层可变陶瓷真空电容器，即VIC电容，使用三层平板电容可以实现在满足容量值大小的情况下缩小产品的体积，电容面积相同的情况下，三层结构的电容的容量值大约为两层结构的电容的容量值的两倍。

其中，第一电容C1和第三电容C3共用同一极板，即第一电容C1包括第一极板11和第二极板12，第三电容C3包括第三极板13和第四极板14，第二极板12和第三极板13为同一极板，在一实施例中，通过适配设计，第三极板13为方形极板，并分别与第一连接柱D1和第二连接柱D2连接，第四极板14包括一体成型的两段极板，两段极板部分重叠，其中一端极板与第三极板13平行设置，另一段极板的一端与第四电容C4直连，第一极板11与第十一连接柱D11连接，第四电容C4同样包括两个极板，两个极板根据连接柱、第三电容C3的位置和第四电容C4的容值大小对应调整，其中，第四电容C4中靠近输出电极OUT的极板分别与第七连接柱D7和第八连接柱D8连接，第四电容C4中背向输出电极OUT的基板与第三电容C3的第四极板14连接。

进一步地，如图9至图11所示，第一电感L1和第三电感L3为双层平面直线电感，第二电感L2为L型线圈，第四电感L4为平面直线电感。

进一步地，如图1所示，导带为带状连接线，带状连接线与端电极平行设置且与端电极的排布方向呈预设夹角。

进一步地，为了实现带通滤波器的小型化和适配各电感和电容的结构，如图5所示，第一连接柱D1和第二连接柱D2相对输入电极IN设置，第三连接柱D3、第四连接柱D4、第五连接柱D5、第九连接柱D9和第十连接柱D10相对接地电极GND设置，第六连接柱D6、第七连接柱D7和第八连接柱D8相对输出电极OUT设置，第十一连接柱D11相对输入电极IN和接地电极GND之间设置。

同时，为了进一步实现带通滤波器的小型化，第二连接柱D2、第三连接柱D3和第四连接柱D4并排设置，第一连接柱D1、第九连接柱D9第十连接柱D10和第十一连接柱D11位于第二连接柱D2、第三连接柱D3和第四连接的下部位置，第九连接柱D9位于第十连接柱D10的下部位置。

以端电极排布方向为X方向，与X方向垂直的平面方向为Y方向，以垂直于X方向和Y方向的方向为Z方向，为了实现各电容和电感的垂直布局和在X方向平行设置，第一连接柱D1和第二连接柱D2沿Y方向平行设置，但是沿Z方向位于不同高度位置，第二连接柱D2、第三连接柱D3和第四连接柱D4沿X方向平行设置，且高度相同，第十一连接柱D11沿Y方向位于第一电容C1与平面金属板C0之间，第五连接柱D5和第九连接柱D9相沿X方向平行设置，第六连接柱D6、第七连接柱D7和第八连接柱D8沿Y方向依次平行设置，第七连接柱D7和第八连接柱D8相对于Z方向设置于第四电容C4的两侧。

本实施例中，通过采用LTCC(低温共烧陶瓷)工艺制作一种小型化高抑制LTCC带通滤波器，产品中心频率分别为5470MHz，滤波器相对带宽为17.5％，滤波器体积仅为1.6mm*0.8mm*0.6mm，内部集成一个低通滤波器和一个高通滤波器，通带内的插入损耗小于等于0.6dB，在低频2450MHz的低端阻带抑制大于等于50dB，在高频8050MHz～12730MHz频率范围内的高端阻带抑制大于等于30dB，具有通带损耗小、带外抑制度高、成本低等优点，满足后端电子整机的小型化、高性能、低成本的要求。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，包括基体、设置于基体上的端电极和设置于所述基体内的内电极；

所述端电极包括并排设置的输入电极、接地电极和输出电极，所述内电极包括与所述端电极平行层叠设置的低通滤波器、高通滤波器、导带和平面金属板，和垂直于所述端电极设置的第一连接柱至第十一连接柱；

所述低通滤波器包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一连接柱的一端与所述输入电极连接，所述第一连接柱的另一端与所述第三电容的一端连接，所述第三电容通过第二连接柱、第三连接柱、第四连接柱与所述第一电感构成并联谐振结构形成第一零点，所述第三电容的另一端通过第三连接柱与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端通过第十连接柱与所述第二电感连接构成串联谐振结构形成第二零点，所述第二电感的另一端通过第九连接柱与所述平面金属板连接，所述第一电容通过第十一连接柱与所述平面金属板连接，所述平面金属板通过第九连接柱与所述接地电极连接；

所述高通滤波器包括第三电感、第四电感、第四电感和第四电容，所述第一电感和所述第三电感平行直连，所述第三电感的另一端通过第五连接柱与述平面金属板连接，所述第三电容和所述第四电容平行直连，所述第四电容的另一端通过第八连接柱与所述接地电极连接；所述第四电容的另一端还通过第七连接柱与所述第四电感连接，所述第四电感另一端还通过第六连接柱与所述平面金属板连接；第五电感由所述第五连接柱、所述第六连接柱通过所述导带并联构成形成第三零点。

2.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第一电容、所述第三电容和所述第四电容为双层平面极板电容，所述第二电容为三层可变陶瓷真空电容器。

3.如权利要求2所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第一电容包括第一极板和第二极板，所述第三电容包括第三极板和第四极板，所述第二极板和所述第三极板为同一极板。

4.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第一电感和所述第三电感为双层平面直线电感，所述第二电感为L型线圈，所述第四电感为平面直线电感。

5.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述导带为带状连接线。

6.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述输入电极、所述输出电极和所述接地电极均为方形金属电极。

7.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第一连接柱和所述第二连接柱相对所述输入电极设置，所述第三连接柱、所述第四连接柱、所述第五连接柱、所述第九连接柱和所述第十连接柱相对所述接地电极设置，所述第六连接柱、所述第七连接柱和所述第八连接柱相对所述输出电极设置，所述第十一连接柱相对所述输入电极和所述接地电极之间设置。

8.如权利要求7所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述第二连接柱、所述第三连接柱和所述第四连接柱并排设置，所述第一连接柱、所述第九连接柱所述第十连接柱和所述第十一连接柱位于所述第二连接柱、所述第三连接柱和所述第四连接的下部位置，所述第九连接柱位于所述第十连接柱的下部位置。

9.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述基体为低温共烧陶瓷介质。

10.如权利要求1所述的小型化低损耗LTCC带通滤波器，其特征在于，所述输入电极、所述输出电极和所述接地电极均包括三层镀层，所述镀层从内到外依次为银镀层、镍镀层和锡镀层。

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