CN218586305U - 一种低损耗微型化带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种低损耗微型化带通滤波器，包括陶瓷基体和封装于所述陶瓷基体外侧和内部的电路层；所述电路层包括端导体和内导体，所述端导体与所述内导体连接；所述内导体包括多个电容器和对称设置于所述多个电容器的两侧的多个电感器，所述多个电感器与所述多个电容器对应连接；其中，所述电感器为U型结构；滤波器将电感器设计成U型，降低电感自身的分布电容，同时将电感器对称设计，并分布在电容两侧，以解决通带损耗大，提高通带损耗的一致性。滤波器内采用级间电容耦合，且电感器U型对称分布设计，简化器件内部复杂导体结构，减小了器件的外形尺寸。且滤波器体积小，增加了电路板的有效空间，提高了电路元器件的安装密度。

Description

一种低损耗微型化带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种低损耗微型化带通滤波器。

背景技术

LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics，低温共烧陶瓷)技术的兴起使滤波器的微型化、集成化和高性能的发展成为可能，采用LTCC工艺技术将多个无源器件集成在一起埋置于陶瓷内部，能够生成具有让某个特定频率信号通过，而对其它频率信号阻止的滤波器，主要运用在射频模组电路中。

随着便携式设备的快速发展，对射频模组的小型化、集成化和性能的要求也越来越高，对于作为射频模组的核心器件之一的滤波器，这无疑是好的机遇和巨大的挑战。目前市场上的滤波器主要是以腔体滤波器和声表滤波器为主，腔体滤波器虽然通带损耗低、功率高，但体积大，不能满足小型化射频模组的需求；声表滤波器比腔体滤波器虽然体积有所减小，但通带带宽窄，也不满足小型化射频模组的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种低损耗微型化带通滤波器，解决目前射频模组中滤波器体积大、通带损耗高、带宽窄的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种低损耗微型化带通滤波器，包括陶瓷基体和封装于所述陶瓷基体外侧和内部的电路层；所述电路层包括端导体和内导体，所述端导体与所述内导体连接；

所述内导体包括多个电容器和对称设置于所述多个电容器的两侧的多个电感器，所述多个电感器与所述多个电容器对应连接；其中，所述电感器为U型结构。

本实用新型的有益效果在于：滤波器将电感器设计成U型，降低电感自身的分布电容，同时将电感器对称设计，并分布在电容两侧，以解决通带损耗大，提高通带损耗的一致性。滤波器内采用级间电容耦合，且电感器U型对称分布设计，简化器件内部复杂导体结构，减小了器件的外形尺寸。且本实用新型的滤波器体积小，增加了电路板的有效空间，提高了电路元器件的安装密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器的外形结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器的侧面剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器的内部结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器的插入损耗和回波损耗曲线图；

标号说明：

00、陶瓷基体；1011、端导体；1012、内导体；C、电容器；L电感器；C1、第一电容器；C2、第二电容器；C3、第三电容器；C4、第四电容器；L1、第一电感器；L2、第二电感器；L3、第三电感器；L4、第四电感器；L5、第五电感器；IN、输入端；OUT、输出端；GND1、第一接地端；GND2、第二接地端；NC1、第一空载端；NC2、第二空载端；11、输入端金属片；12、第一接地端金属片；13、输出端金属片；14、第一空载端金属片；15、第二接地端金属片；16、第二空载端金属片；21、第五电感金属片；22、第四电容第一金属片；31、第一电容第一金属片；32、第三电容第一金属片；41、第一电容第二金属片；42、第三电容第二金属片；51、第一电感金属片；52、第四电感金属片；61、第二电感金属片；62、第三电感金属片；71、第二电容第一金属片；81、第二电容第二金属片；K1、第一过孔柱；K2、第二过孔柱；K3、第三过孔柱；K4、第四过孔柱；K5、第五过孔柱；K6、第六过孔柱；K7、第七过孔柱；K8、第八过孔柱；K9、第九过孔柱。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器，包括陶瓷基体和封装于所述陶瓷基体外侧和内部的电路层；所述电路层包括端导体和内导体，所述端导体与所述内导体连接；

所述内导体包括多个电容器和对称设置于所述多个电容器的两侧的多个电感器，所述多个电感器与所述多个电容器对应连接；其中，所述电感器为U型结构。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：滤波器将电感器设计成U型，降低电感自身的分布电容，同时将电感器对称设计，并分布在电容两侧，以解决通带损耗大，提高通带损耗的一致性。滤波器内采用级间电容耦合，且电感器U型对称分布设计，简化器件内部复杂导体结构，减小了器件的外形尺寸。且本实用新型的滤波器体积小，增加了电路板的有效空间，提高了电路元器件的安装密度。

进一步的，所述端导体包括输入端、输出端、第一接地端、第二接地端、第一空载端以及第二空载端；所述输入端、输出端、第一接地端、第二接地端、第一空载端以及第二空载端呈阵列分布设置于所述陶瓷基体的一外侧。

由上述描述可知，将滤波器的端导体都设计在陶瓷基体的同一侧，减小了滤波器多端电极异形结构的的封端难题，同时简化器件内部复杂的导体结构，减小器件的体积。

进一步的，所述内导体包括第一电感器、第二电感器、第三电感器、第四电感器、第五电感器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器；

所述输入端连接所述第一电感器的一端、所述第一电容器的一端以及所述第二电感器的一端；

所述第一电感器的另一端连接所述第一电容器的另一端和所述第五电感器的一端；

所述第二电感器的另一端连接所述第二电容器的一端；

所述第二电容器的另一端连接所述第三电感器的一端；

所述第三电感器的另一端连接所述第三电容器的一端和所述第四电感器的一端；

所述第三电容器的另一端连接所述第四电感器的另一端、所述第四电容器的一端和所述输出端；

所述第四电容器的另一端连接所述第五电感器的另一端、所述第一接地端和第二接地端。

由上述描述可知，滤波器从输入端到输出端通过电感器和电容器串联，与现有技术电感器之间的磁耦合不同，电感器与电容器为电场耦合，并且谐振单元之间通过电感器和电容器串联连接，增加了滤波器的级间耦合，提高了频率带宽。

进一步的，所述电路层包括第一电路层、第二电路层、第三电路层、第四电路层、第五电路层、第六电路层、第七电路层和第八电路层；不同所述电路层之间通过过孔柱连接；

所述第一电路层包括输入端金属片、输出端金属片、第一接地端金属片、第二接地端金属片、第一空载端金属片和第二空载端金属片；

所述输入端金属片、输出端金属片、第一接地端金属片、第二接地端金属片、第一空载端金属片和第二空载端金属片构成所述端导体；

所述第二电路层包括第五电感金属片和第四电容第一金属片；

所述第三电路层包括第一电容第一金属片和第三电容第一金属片；

所述第四电路层包括第一电容第二金属片和第三电容第二金属片；

所述第五电路层包括第一电感金属片和第四电感金属片；

所述第六电路层包括第二电感金属片和第三电感金属片；

所述第七电路层包括第二电容第一金属片；

所述第八电路层包括第二电容第二金属片；

所述第五电感金属片构成所述第五电感器；所述第一电容第一金属片和第一电容第二金属片上下耦合构成所述第一电容器；所述第一电感金属片构成所述第一电感器；所述第二电感金属片构成所述第二电感器；所述第二电容第一金属片和第二电容第二金属片上下耦合构成所述第二电容器；所述第三电感金属片构成所述第三电感器；所述第四电感金属片构成所述第四电感器；所述第三电容第一金属片和第三电容第二金属片上下耦合构成所述第三电容器，且与所述第四电容第一金属片上下耦合构成所述第四电容器。

由上述描述可知，滤波器的电感器对称分布于电容器的两侧，解决了滤波器通带损耗大的问题，提高通带损耗的一致性；并且电感器的对称设计，简化了器件内部复杂导体结构，减小了器件的外形尺寸。

进一步的，所述第一电感金属片、第四电感金属片、第二电感金属片以及第三电感金属片均为U型结构。

由上述描述可知，滤波器的电感器采用单层U型结构，降低电感自身的分布电容，减小了多层U型螺旋电感器存在寄生效益的影响，有效减小了通带损耗，提高带内一致性，保证滤波器性能的同时，实现滤波器微型化。

进一步的，所述第二电容第一金属片通过第一过孔柱连接所述第二电感金属片；所述第二电感金属片通过第二过孔柱连接所述所述第一电感金属片，所述第一电感金属片通过所述第二过孔柱连接所述第一电容第二金属片，所述第一电容第二金属片通过所述第二过孔柱连接所述输入端金属片；所述第一电感金属片还通过第三过孔柱连接所述第一电容第一金属片；所述第一电容第一金属片通过第四过孔柱连接所述第五电感金属片；

所述第二电容第二金属片通过第五过孔柱连接所述第三电感金属片；所述第三电感金属片通过第六过孔柱连接所述第四电感金属片，所述第四电感金属片通过所述第六过孔柱连接所述第三电容第二金属片，所述第三电容第二金属片通过所述第六过孔柱连接所述输出端金属片；所述第四电感金属片还通过第七过孔柱连接所述第三电容第一金属片；所述第四电容第一金属片通过第八过孔柱和第九过孔柱分别连接所述第一接地端金属片和第二接地端金属片。

由上述描述可知，滤波器的电感器和电容器为独石结构，稳定性好，具有高可靠性。

进一步的，整个滤波器的尺寸为1.0mm×0.5mm×0.5mm。

由上述描述可知，与现有的带通滤波器尺寸(2.0mm×1.25mm×0.9mm)相比，本实用新型所提供的滤波器体积减小了89％左右，尺寸小适合高密度安装，增加了电路板的有效空间，提高了电路元器件的安装密度。

进一步的，所述端导体由内向外依次设置有银金属层、镍金属层和锡金属层。

由上述描述可知，银金属层具有高电导率，保证电路层之间的电传输稳定性；同时在银金属层外部镀上镍金属和锡金属避免银金属层氧化、腐蚀等，提高端导体的性能可靠性。

进一步的，所述陶瓷基体为高频陶瓷材料。

由上述描述可知，陶瓷烧结后形成独石结构，具有耐酸碱腐蚀性，可靠性高，提高频率带宽。

进一步的，所述内导体为银金属材料。

由上述描述可知，金属银拥有较高电导率，能够减小了信号传输过程中的能量损耗，保证信号传输性能。

本实用新型实施例提供的一种低损耗微型化带通滤波器，可应用于小型化射频模组中，满足带通滤波器体积微型化的需求，适合在小型化射频模组中实现高密度安装，以下通过具体实施例来说明：

请参照图1至图4，本实用新型的实施例一为：

一种低损耗微型化带通滤波器，包括陶瓷基体00和封装于所述陶瓷基体外侧和内部的电路层；所述电路层包括端导体1011和内导体1012，所述端导体1011与所述内导体1012连接；

所述内导体1012包括多个电容器C和对称设置于所述多个电容器的两侧的多个电感器L，所述多个电感器L与所述多个电容器C对应连接；其中，所述电感器L为U型结构。参照图3，第一电感器L1和第四电感器L4关于第二电容器C2对称设置，第二电感器L2和第三电感器L3关于第二电容器C2对称设置。

其中，所述端导体1011包括输入端IN、输出端OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空载端NC1以及第二空载端NC2；所述输入端IN、输出端OUT、第一接地端GND1、第二接地端GND2、第一空载端NC1以及第二空载端NC2呈阵列分布设置于所述陶瓷基体00的一外侧。

其中，所述内导体1012包括第一电感器L1、第二电感器L2、第三电感器L3、第四电感器L4、第五电感器L5、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3和第四电容器C4；

其中，所述多个电感器L与所述多个电容器C的连接结构具体为：

所述输入端IN连接所述第一电感器L1的一端、所述第一电容器C1的一端以及所述第二电感器L2的一端；

所述第一电感器L1的另一端连接所述第一电容器C1的另一端和所述第五电感器L5的一端；

所述第二电感器L2的另一端连接所述第二电容器C2的一端；

所述第二电容器C2的另一端连接所述第三电感器L3的一端；

所述第三电感器L3的另一端连接所述第三电容器C3的一端和所述第四电感器L4的一端；

所述第三电容器C3的另一端连接所述第四电感器L4的另一端、所述第四电容器C4的一端和所述输出端OUT；

所述第四电容器C4的另一端连接所述第五电感器L5的另一端、所述第一接地端GND1和第二接地端GND2。

其中，所述第一电感器L1和第一电容器C1并联构成第一谐振单元，所述第四电感器L4和第三电容器C3并联构成第二谐振单元。

具体的，所述电路层包括第一电路层、第二电路层、第三电路层、第四电路层、第五电路层、第六电路层、第七电路层和第八电路层；不同所述电路层之间通过过孔柱K连接；

参照图2，所述第一电路层1包括输入端金属片11、输出端金属片13、第一接地端金属片12、第二接地端金属片15、第一空载端金属片14和第二空载端金属片16；

所述输入端金属片11、输出端金属片13、第一接地端金属片12、第二接地端金属片15、第一空载端金属片14和第二空载端金属片16构成所述端导体011；

所述第二电路层2包括第五电感金属片21和第四电容第一金属片22；

所述第三电路层3包括第一电容第一金属片31和第三电容第一金属片32；

所述第四电路层4包括第一电容第二金属片41和第三电容第二金属片42；

所述第五电路层5包括第一电感金属片51和第四电感金属片52；

所述第六电路层6包括第二电感金属片61和第三电感金属片62；

所述第七电路层7包括第二电容第一金属片71；

所述第八电路层8包括第二电容第二金属片81；

所述第五电感金属片21构成所述第五电感器L5；所述第一电容第一金属片31和第一电容第二金属片41上下耦合构成所述第一电容器C1；所述第一电感金属片51构成所述第一电感器L1；所述第二电感金属片61构成所述第二电感器L2；所述第二电容第一金属片71和第二电容第二金属片81上下耦合构成所述第二电容器C2；所述第三电感金属片62构成所述第三电感器L3；所述第四电感金属片52构成所述第四电感器L4；所述第三电容第一金属片32和第三电容第二金属片42上下耦合构成所述第三电容器C3，且与所述第四电容第一金属片22上下耦合构成所述第四电容器C4。

其中，所述第一电感金属片51、第四电感金属片52、第二电感金属片61以及第三电感金属片62均为U型结构。

具体的，参照图3，所述第二电容第一金属片71通过第一过孔柱K1连接所述第二电感金属片61；所述第二电感金属片61通过第二过孔柱K2连接所述所述第一电感金属片51，所述第一电感金属片51通过所述第二过孔柱K2连接所述第一电容第二金属片41，所述第一电容第二金属片41通过所述第二过孔柱K2连接所述输入端金属片；所述第一电感金属片51还通过第三过孔柱K3连接所述第一电容第一金属片31；所述第一电容第一金属片31通过第四过孔柱K4连接所述第五电感金属片21；

所述第二电容第二金属片81通过第五过孔柱K5连接所述第三电感金属片62；所述第三电感金属片62通过第六过孔柱K6连接所述第四电感金属片52，所述第四电感金属片52通过所述第六过孔柱K6连接所述第三电容第二金属片42，所述第三电容第二金属片42通过所述第六过孔柱K6连接所述输出端金属片；所述第四电感金属片52还通过第七过孔柱K7连接所述第三电容第一金属片32；所述第四电容第一金属片22通过第八过孔柱K8和第九过孔柱K9分别连接所述第一接地端金属片GND1和第二接地端金属片GND2。

在本实用新型中，整个滤波器的尺寸为1.0mm×0.5mm×0.5mm。

在一种可选的实施方式中，所述端导体由内向外依次设置有银金属层、镍金属层和锡金属层；所述陶瓷基体为高频陶瓷材料；所述内导体为银金属材料。

参照图4，在本实施例中提供的一种低损耗微型化带通滤波器，外形尺寸仅为1.0mm×0.5mm×0.5mm，中心频率为7.24GHz，工作频率范围为6.24GHz～8.24GHz，带宽高达2GHz，通带插入损耗≤0.8dB，回波损耗≥15dB，带外抑制≥20dB，工作温度范围为-40℃～85℃。

综上所述，本实用新型提供的一种低损耗微型化带通滤波器，由电感器和电容器并联构成多个谐振单元，且谐振单元之间采用电容耦合设计，以增加级间耦合，提高频率带宽，使滤波器带宽提高到2GHz；将电感器设计成U型结构，降低电感器自身的分布电容，减小滤波器通带损耗，使滤波器通带损耗减小到0.8dB以下，同时将电感器对称设计，并分布在电容器两边，以提高通带损耗的一致性；此外，级间电容耦合和电感器U型对称分布的设计，简化了器件内部复杂导体结构，减小了器件的外形尺寸，实现了小尺寸、低损耗、超宽带滤波器的设计，满足射频模组的需求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，包括陶瓷基体和封装于所述陶瓷基体外侧和内部的电路层；所述电路层包括端导体和内导体，所述端导体与所述内导体连接；

所述内导体包括多个电容器和对称设置于所述多个电容器的两侧的多个电感器，所述多个电感器与所述多个电容器对应连接；其中，所述电感器为U型结构。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述端导体包括输入端、输出端、第一接地端、第二接地端、第一空载端以及第二空载端；所述输入端、输出端、第一接地端、第二接地端、第一空载端以及第二空载端呈阵列分布设置于所述陶瓷基体的一外侧。

3.根据权利要求2所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述内导体包括第一电感器、第二电感器、第三电感器、第四电感器、第五电感器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器；

所述输入端连接所述第一电感器的一端、所述第一电容器的一端以及所述第二电感器的一端；

所述第一电感器的另一端连接所述第一电容器的另一端和所述第五电感器的一端；

所述第二电感器的另一端连接所述第二电容器的一端；

所述第二电容器的另一端连接所述第三电感器的一端；

所述第三电感器的另一端连接所述第三电容器的一端和所述第四电感器的一端；

所述第三电容器的另一端连接所述第四电感器的另一端、所述第四电容器的一端和所述输出端；

所述第四电容器的另一端连接所述第五电感器的另一端、所述第一接地端和第二接地端。

4.根据权利要求3所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述电路层包括第一电路层、第二电路层、第三电路层、第四电路层、第五电路层、第六电路层、第七电路层和第八电路层；不同所述电路层之间通过过孔柱连接；

所述第一电路层包括输入端金属片、输出端金属片、第一接地端金属片、第二接地端金属片、第一空载端金属片和第二空载端金属片；

所述输入端金属片、输出端金属片、第一接地端金属片、第二接地端金属片、第一空载端金属片和第二空载端金属片构成所述端导体；

所述第二电路层包括第五电感金属片和第四电容第一金属片；

所述第三电路层包括第一电容第一金属片和第三电容第一金属片；

所述第四电路层包括第一电容第二金属片和第三电容第二金属片；

所述第五电路层包括第一电感金属片和第四电感金属片；

所述第六电路层包括第二电感金属片和第三电感金属片；

所述第七电路层包括第二电容第一金属片；

所述第八电路层包括第二电容第二金属片；

所述第五电感金属片构成所述第五电感器；所述第一电容第一金属片和第一电容第二金属片上下耦合构成所述第一电容器；所述第一电感金属片构成所述第一电感器；所述第二电感金属片构成所述第二电感器；所述第二电容第一金属片和第二电容第二金属片上下耦合构成所述第二电容器；所述第三电感金属片构成所述第三电感器；所述第四电感金属片构成所述第四电感器；所述第三电容第一金属片和第三电容第二金属片上下耦合构成所述第三电容器，且与所述第四电容第一金属片上下耦合构成所述第四电容器。

5.根据权利要求4所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述第一电感金属片、第四电感金属片、第二电感金属片以及第三电感金属片均为U型结构。

6.根据权利要求4所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述第二电容第一金属片通过第一过孔柱连接所述第二电感金属片；所述第二电感金属片通过第二过孔柱连接所述第一电感金属片，所述第一电感金属片通过所述第二过孔柱连接所述第一电容第二金属片，所述第一电容第二金属片通过所述第二过孔柱连接所述输入端金属片；所述第一电感金属片还通过第三过孔柱连接所述第一电容第一金属片；所述第一电容第一金属片通过第四过孔柱连接所述第五电感金属片；

所述第二电容第二金属片通过第五过孔柱连接所述第三电感金属片；所述第三电感金属片通过第六过孔柱连接所述第四电感金属片，所述第四电感金属片通过所述第六过孔柱连接所述第三电容第二金属片，所述第三电容第二金属片通过所述第六过孔柱连接所述输出端金属片；所述第四电感金属片还通过第七过孔柱连接所述第三电容第一金属片；所述第四电容第一金属片通过第八过孔柱和第九过孔柱分别连接所述第一接地端金属片和第二接地端金属片。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，整个滤波器的尺寸为1.0mm×0.5mm×0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述端导体由内向外依次设置有银金属层、镍金属层和锡金属层。

9.根据权利要求1所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述陶瓷基体为高频陶瓷材料。

10.根据权利要求1所述的一种低损耗微型化带通滤波器，其特征在于，所述内导体为银金属材料。

Images