专利名称：一种ltcc宽带带通滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，它涉及一种带通滤波器，并具体涉及一种低温共烧陶瓷(LTCC)宽带带通滤波器。
背景技术：
带通滤波器是射频微波电路中非常重要的一种元件，近年来，无线通讯领域的快速发展要求射频微波带通滤波器要有更小的体积、更高的性能、更轻的重量和更低的成本。用传统的加工制作方法:首先，带通滤波器很难做到较宽的相对带宽；其次，滤波器占据的面积很大，不能满足射频前端器件小型化的要求；第三，加工成本比较昂贵。因此，人们利用将平面结构立体化的思想，将原本在平面电路占大量面积的元件堆叠在三维立体结构中，从而使滤波器在极小的面积下实现。使用LTCC技术，可实现电路立体化、三维结构的要求，而且陶瓷元件有良好的特性，可以满足目前市场对小型化、低成本、高性能的要求。
实用新型内容本实用新型提供一种基于LTCC技术的宽带带通滤波器，本滤波器采用5阶切比雪夫带通滤波器原型，并通过LTCC叠层结构实现等效集总电路模型。集总电感采用堆栈螺旋电感和导线电感，利用通孔实现不同层之间的互连；其中，集总电容采用垂直交指电容(VIC)结构和双层电容(MIM)，这种实现方式能够显著减小滤波器尺寸。本实用新型所采用的技术方案是:一种LTCC宽带带通滤波器，其等效电路为对称电路结构，从左到右依次包括:一个输入信号电极，通过该电极输入电信号；一个输出信号电极，通过该电极输出电信号；接地电极，通过接地电极连接到参考地；第一串联LC谐振电路(LI，Cl)，所述左边的输入端口串联接到电容Cl，电容Cl的输出端连接到电感LI ;第二串联LC谐振电路(L3，C3)，第一串联谐振电路(LI，Cl)中电感LI的输出端接入到第二串联谐振电路(L3，C3)中电感L3输入端，L3的输出端串联接入电容C3 ;第一并联谐振电路(L2，C2)，其并联接入第一串联谐振电路(LI，Cl)中电感LI和第二串联谐振电路(L3，C3)中电感L3之间；第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)，第二串联谐振电路(L3，C3)的C3输出端串联接入到第三串联(右)谐振电路(LI,Cl)的LI输入端，第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)的Cl串联接入到输出端口 ；第二并联(右)谐振电路(L2，C2)，其并联接入第二串联谐振电路(L3，C3)中电容C3和第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)中电感LI之间。电容Cl (左)包括上极板12b和下极板12a，电容Cl (右)包括上极板16b和下极板16a，电容C2 (左)包括上极板13b和下极板13a，电容C2 (右)包括上极板15b和下极板15a,电容C3包括上极板14b和下极板14a。平面螺旋电感LI (左)为金属导体片12,平面螺旋电感LI (右)为金属导体片16，平面螺旋电感L2(左)为金属导体片13，平面螺旋电感L2(右)为金属导体片15，堆栈电感L3由金属导体片14c和14d组成。模型中所述电感LI为平面螺旋电感，L2为导线电感，L3为堆栈电感。所述电容Cl采取的是平行平板电容结构，C2、C3采取双层电容结构，其通过不同层之间极板实现。[0007]LTCC带通滤波器包括多层介质基板，其中，在介质基板上表面处设有金属层；在最底下的封装层的金属印制于基板的上表面。第1、3金属导体层为金属地面，并且这两层金属地面通过侧壁连接在一起。本实用新型的有益效果是:本实用新型是通过LTCC叠层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标前提下能够显著的减小器件的尺寸。同时，该带通滤波器带宽很宽，插入损耗小，带外抑制高，频率选择性很好，并且可加工成贴片形式，便于与其他微波组件集成，另外，本实用新型是基于LTCC工艺，成本低，适合批量生产。
图1是本实用新型LTCC带通滤波器原型的等效电路图；图2是本实用新型具体实施方案所述的LTCC带通滤波器的封装示意图；图3是本实用新型具体实施方式
所述的LTCC带通滤波器的结构示意图；图4是本实用新型具体实施方式
所述的LTCC带通滤波器的仿真结果。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
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。图1示出了本实用新型提供的LTCC宽带带通滤波器的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本实用新型相关的部分。一种LTCC宽带带通滤波器，其等效电路为对称电路结构，从左到右依次包括:一个输入信号电极，通过该电极输入电信号；一个输出信号电极，通过该电极输出电信号；接地电极，通过接地电极连接到参考地；第一串联LC谐振电路(L1，C1)，所述左边的输入端口串联接到电容Cl，电容Cl的输出端连接到电感LI ;第二串联LC谐振电路(L3，C3)，第一串联谐振电路(LI，Cl)中电感LI的输出端接入到第二串联谐振电路(L3，C3)中电感L3输入端，L3的输出端串联接入电容C3 ;第一并联谐振电路(L2，C2)，其并联接入第一串联谐振电路(LI，Cl)中电感LI和第二串联谐振电路(L3，C3)中电感L3之间；第三串联(右)谐振电路(L1，C1)，第二串联谐振电路(L3，C3)的C3输出端串联接入到第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)的LI输入端，第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)的Cl串联接入到输出端口 ；第二并联(右)谐振电路(L2，C2)，其并联接入第二串联谐振电路(L3，C3)中电容C3和第三串联(右)谐振电路(LI，Cl)中电感LI之间。对应在图3中，电容Cl (左)包括上极板12b和下极板12a，电容Cl (右)包括上极板16b和下极板16a，电容C2 (左)包括上极板13b和下极板13a，电容C2 (右)包括上极板15b和下极板15a,电容C3包括上极板14b和下极板14a。平面螺旋电感LI (左)为金属导体片12，平面螺旋电感LI (右)为金属导体片16，平面螺旋电感L2(左)为金属导体片13，平面螺旋电感L2(右)为金属导体片15，堆栈电感L3由金属导体片14c和14d组成。模型中所述电感LI为平面螺旋电感，L2为导线电感，L3为堆栈电感。所述电容Cl采取的是平行平板电容结构，C2、C3采取双层电容结构，其通过不同层之间极板实现。LTCC带通滤波器包括多层介质基板，其中，在介质基板上表面处设有金属层；在最底下的封装层的金属印制于基板的上表面。第1、3金属导体层为金属地面，并且这两层金属地面通过侧壁连接在一起。如图3所示，总共画了 11层，最底下和最上面的封装层没有画出，而且为了便于说明连接关系，层与层之间尽量拉开距离。图3并不能代表本实用新型带通滤波器实际尺寸的比例关系。图3中,第I层金属位于第I层的介质基板上面，第2层金属位于第2层的介质基板上面，第3层金属位于第3层的介质基板上面，以此类推,第11层金属位于第11层介质基板上面。第I层到第11层中每一层的金属都采用LTCC印刷工艺印制于介质基板的上表面，而最底下的封装层的金属 印制于基板的下表面，所有的介质基板材料都为LTCC陶瓷。第I层金属导体层16和第3层金属导体层13b和15b为金属地面,都与侧壁相连接，并与第2层金属导体层13a和金属导体层15a组成两个左右对称电容C2。第4、5、6、7层没有布置电容电感，只有金属圆柱从这几层穿过，这样可以减小电感与电容或电感与地面之间的寄生效应。第8层金属导体层为带通滤波器的输入输出端口，位于左右两侧，并连接对称电容Cl (左)的下极板12a和Cl (右)的下极板16a。第9层金属导体层为对称电容Cl (左)的上极板12b和Cl (右)的上极板16b，对称电容Cl (左)的上极板12b连接于对称电感LI (左)的金属导体片12，对称电容Cl (右)的上极板16b连接于对称电感LI (右)的金属导体片16，L1的另一端再通过金属圆柱和金属微带与第2层的对称电容C2(左)的下极板13a相连接；对称电感L2 (左)位于第9层，通过一段微带线来实现，一端通过金属圆柱直接与第2层中对称电容C2(左)的下极板13a相连接，另一端通过侧壁接地；对称电感L2 (右)也位于第九层，同样是通过一段微带线来实现，一端通过金属圆柱直接与第2层中对称电容C2(右)的下极板15a相连接，另一端通过侧壁接地；电感L3为堆栈电感，分别是第9层的金属导体片14d和第11层的金属导体片14c，并通过金属圆柱与第2层中左边电容C2的下极板13a相连接。电容C3由第10层金属导体层构成的下极板14a和第11层金属导体片构成的上极板14b共同组成，其中下极板14a通过金属圆柱与第2层中右边电容C2的下极板15a相连接。在第三层中右边电容C2的上极板13b上开了一个直径为45°的过孔，便于让直径为170 的金属柱穿过。考虑到加工工艺金属微带线与金属圆柱连接处都要加直径为250 iim的金属托盘。图中2中，螺旋电感的线宽和间距为100 iim。本实用新型宽带带通滤波器的整体封装结构示意图如图2所示，最左端为输入端口，最右端为输出端口，前后封装侧壁为端口地。采用的LTCC陶瓷介质的相对介电常数^为5.9，介质的损耗角正切tan 6为0.002，金属导体采用银，每层陶瓷介质的厚度为40 u m,每层金属厚度为lOiim。仿真结果如图4所示:该宽带带通滤波器中心频率为2.06GHz，带宽为0.98GHz，通带内的回波损耗大于15dB，插入损耗小于1.2，且滤波器具有很好的带外抑制特性。综上，本实用新型提供的LTCC带通滤波器具有体积小、选频性能好、可加工成贴片元件形式，便于与其他微波元件集成。而且本实用新型带通滤波器是基于LTCC工艺，制造成本低，适合批量生产。该带通滤波器可广泛用于手机、蓝牙系统、无线局域网等射频无线通讯领域中。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种LTCC宽带带通滤波器，其特征在于，该LTCC宽带带通滤波器的电路为对称电路结构，从左到右依次包括:一个输入信号电极，通过该电极输入电信号；一个输出信号电极，通过该电极输出电信号；接地电极，通过接地电极连接到参考地；第一串联LC谐振电路(LI，Cl)，所述左边的输入端口串联接到电容(Cl)，电容(Cl)的输出端连接到电感(LI);第二串联LC谐振电路(L3，C3)，第一串联谐振电路(LI，Cl)中电感(LI)的输出端接入到第二串联谐振电路(L3，C3)中电感(L3)输入端，电感(L3)的输出端串联接入电容(C3);第一并联谐振电路(L2，C2)，其并联接入第一串联谐振电路(L1，C1)中电感(LI)和第二串联谐振电路(L3，C3)中电感(L3)之间；第三串联谐振电路(LI，Cl)，第二串联谐振电路(L3，C3)的(C3)输出端串联接入到第三串联谐振电路(LI，Cl)的电感(LI)输入端，第三串联谐振电路(LI，Cl)的电容(Cl)串联接入到输出端口 ；第二并联谐振电路(L2，C2)，其并联接入第二串联谐振电路(L3，C3)中电容(C3)和第三串联谐振电路(LI，Cl)中电感(LI)之间。
2.如权利要求1所述的LTCC宽带带通滤波器，其特征在于，所述电容(Cl)包括上极板(12b)和下极板(12a)，电容(Cl)包括上极板(16b)和下极板(16a)，电容(C2)包括上极板(13b)和下极板(13a)，电容(C2)包括上极板(15b)和下极板(15a)，电容(C3)包括上极板(14b)和下极板(14a);平面螺旋电感(LI)为金属导体片(12)，平面螺旋电感(LI)为金属导体片(16)，平面螺旋电感(L2)为金属导体片(13)，平面螺旋电感(L2)为金属导体片(15)，堆栈电感(L3)由金属导体片(14c)和金属导体片(14d)组成。
3.如权利要求1所述的LTCC宽带带通滤波器，其特征在于，所述射极跟随器由一个三极管构成；模型中所述电感(LI)为平面螺旋电感，电感(L2)为导线电感，电感(L3)为堆栈电感；所述电容(Cl)采取的是平行平板电容结构，电容(C2、C3)采取双层电容结构，其通过不同层之间极板实现。
4.如权利要求1所述的LTCC宽带带通滤波器，其特征在于，所述射极跟随器由一个三极管构成；LTCC带通滤波器包括多层介质基板，其中，在介质基板上表面处设有金属层；在最底下的封装层的金属印制于基板的上表面；第1、3金属导体层为金属地面，并且这两层金属地面通过侧壁连接在一起。
专利摘要本实用新型公开了一种LTCC宽带带通滤波器，该LTCC宽带带通滤波器的电路为对称电路结构，从左到右依次包括一个输入信号电极，通过该电极输入电信号；一个输出信号电极，通过该电极输出电信号；接地电极，通过接地电极连接到参考地。本实用新型是通过LTCC叠层结构实现等效集总参数元件，在实现同等技术指标前提下能够显著的减小器件的尺寸。同时，该带通滤波器带宽很宽，插入损耗小，带外抑制高，频率选择性很好，并且可加工成贴片形式，便于与其他微波组件集成，另外，本实用新型是基于LTCC工艺，成本低，适合批量生产。
文档编号H03H7/12GK203071887SQ20122067346
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者盛团秀, 栗少卿, 洪鹏, 刘娟娟, 李忠, 郑华艳 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司, 太原理工大学