[发明专利]一种LTCC低通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，它涉及一种低通滤波器，并具体涉及一种考虑封装结构的低温共烧陶瓷(LTCC)低通滤波器。

背景技术

低通滤波器是射频前端部分的一个重要的无源器件。一个好的低通滤波器不仅应该具有带内低损耗和带外高抑制的传输特性，而且应该具有陡峭的频率截止特性和尽可能小的体积，特别是随着电子整机系统向小型化、轻型化方向发展的今天。

传统的低通滤波器只能采用平面结构，占用的芯片面积太大，不能满足射频前端对器件小型化的需求，而且传统的低通滤波器没有考虑封装结构的影响。

为了满足通讯设备器件小型化的需要，最初的努力只是寻找高介电常数εr、高品质因数Q和低的频率温度系数τf的微波介质材料，来减少介质谐振器的尺寸，从而获得较小的单个微波器件。

但仅仅依靠传统的厚膜、薄膜和高温共烧陶瓷(HTCC)工艺技术仍然没有找到一种有效减小器件尺寸面积的设计方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于LTCC技术的考虑器件封装结构的低通滤波器，本滤波器采用7阶椭圆滤波器原型，并通过LTCC叠层结构实现等效集总电路模型。集总电感采用垂直螺旋电感，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，这种实现方式能够显著减小滤波器尺寸。

此外，考虑到接地质量的好坏影响到其滤波性能，尤其是地面与地面的连接方式对带内插入损耗和驻波影响很大，结合生产工艺，采用侧面封装的方式实现地面的互连和输入输出端口的互连。

本发明所采用的技术方案是：

一种LTCC低通滤波器，包括输入端和输出端，所述输入端和第一LC并联谐振(L2、C2)的输入端连接，第一对LC并联谐振的输出端与第二对LC并联谐振(L4、C4)的输入端连接，第二对LC并联谐振的输出端与第三对LC并联谐振(L6、C6)的输入端连接，第三对LC并联谐振的输出端与低通滤波器的输出端连接；第一对LC并联谐振与第二对LC并联谐振的连接点与地之间具有并联接地电容C3，第二对LC并联谐振与第三对LC并联谐振的连接点与地之间具有并联接地电容C5，第三对LC并联谐振与输出端的连接点与地之间具有并联接地电容C7。

进一步地，所述电感(L2、L4、L6)采取的是垂直螺旋电感，利用通孔实现不同层之间的互连。

进一步地，所述电容(C2、C4、C6)采取的是垂直交指电容结构，其通过不同层之间极板实现。

进一步地，所述LTCC低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下表面。

进一步地，所述第1、3、5金属导体层为金属地面，并且这三层金属地面通过侧壁连接在一起；所述第2金属导体层为接地电容C7的一个极板，C7的另外极板是第1、3层的金属地面，形成垂直交指电容结构。

进一步地，所述第4金属导体层为接地电容C3、C5的一个极板，另外极板是第3、5层的金属地面。

进一步地，所述第6、11、12、13层为50μm厚度的LTCC陶瓷板，这些层的陶瓷板上面没有金属层。

进一步地，所述第7、8、9、10金属导体层构成垂直螺旋电感L2、L4、L6，从左至右依次为L2、L4、L6；所述第14、15、16、17金属导体层构成电容C2、C4、C6，C2为两层极板构成的MIM结构，C4、C6为三层极板构成的VIC结构。

进一步地，所述第7、8、9、10层构成的电感为垂直螺旋电感，每一层都是由宽度为100μm的微带线绕成1/2矩形或3/4矩形，然后通过垂直通孔将上下两层微带线连接在一起；其中，左边的螺旋电感为L2，中间的螺旋电感为L4，右边的螺旋电感为L6，L2、L4、L6三个电感的始端都在第10层，L2、L4这两个电感的终端在第8层，而L6的终端在第7层。L2的始端与输入端口连接，L6的终端与输出端口连接，并且L2的终端与L4的始端通过金属通孔连在一起，L4的终端与L6的始端也是通过金属通孔连在一起。

该滤波器封装结构为标准1206(3.2mm×1.6mm)封装结构，具有体积小、成本低、选频性能好、温度稳定性好等优点，有利于批量生产。

本发明的有益效果是：

本发明是通过LTCC叠层结构实现的并考虑封装结构影响的低通滤波器，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，该低通滤波器能有效的减小带内的插入损耗和增大带外的抑制，并且截止频率处的陡峭度很高，频率选择性很好，能够满足一般的民用要求。