一种LTCC高通滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开一种LTCC高通滤波器，其由两个电容和三个电感共五个电抗元件构成的五阶滤波器，还在第一电感和第三电感处设计LC串联谐振，形成传输零点，以此来增加阻带抑制，实现这些电感、电容元件的导体印刷在LTCC生瓷表面，并通过打孔、填孔、网印、层压和烧结工艺制成滤波器；采用LTCC垂直互连结构实现这7个电抗元件的连接；电感采用垂直螺旋电感，通过垂直通孔实现不同层之间的连接；电容采用金属‑导体‑金属型结构；电感和电容之间也采用垂直互连连接。LTCC基板内没有整片的接地层，而是通过LTCC侧面电极与地相连，该滤波器体积小，成本低，带内插损低，带外抑制高，带内稳定性高，选择性好，易于器件的批量生产，可广泛应用于现代无线通信领域。

【技术实现步骤摘要】
一种LTCC高通滤波器
本技术涉及的是滤波器领域，具体涉及一种LTCC高通滤波器。
技术介绍
当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长，高通滤波器在这些产品中就扮演着重要的角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展。它的主要功能是高于某个频率的信号低损耗通过的同时，尽可能的减少低频信号的通过。一个好的高通滤波器不仅要求带内低损耗、带外高抑制，而且要求体积尽可能小，性能稳定。传统的高通滤波器一般采用平面结构，把电容、电感等电抗元件按照一定的顺序排列起来，形成滤波器，这样不仅占用面积比较大，而且滤波器的插入损耗较大，性能不是十分理想，不能满足射频电路对器件小型化、高性能的要求。低温共烧陶瓷是一种电子封装技术，采用多层陶瓷工艺，能将无源器件置于陶瓷介质内部。LTCC技术在成本，小型化，低阻抗技术化，设计多样化和灵活性及高频性能等方面均有着较突出的优点。LTCC利用多层陶瓷叠层工艺，采用低温共烧，保证了其介质内部可以用电导率较高的金属(金、银等)进行内部电路印刷，从而保证了较好的导电损耗。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出一种LTCC高通滤波器，该滤波器采用LTCC技术独有的垂直互连结构，能显著减小元件的尺寸；同时有效地利用电感与电容之间的耦合作用，在阻带形成一个传输零点，阻带性能得到改善，利用较少的阶数设计出性能优异的高通滤波器。具体技术方案如下：一种LTCC高通滤波器，包括输入电极、输出电极和外部接地电极，其特征在于，包括串联连接的第一电容C1和第二电容C2，并联连接的第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3以及与第一、第三电感L1、L3分别形成串联谐振的第三电容C3和第四电容C4，实现这些电感、电容元件的导体印刷在LTCC生瓷表面，并通过打孔、填孔、网印、层压和烧结工艺制成滤波器；采用LTCC垂直互连结构实现这7个电抗元件的连接；电感采用垂直螺旋电感，通过垂直通孔实现不同层之间的连接；电容采用金属-导体-金属型结构；电感和电容之间也采用垂直互连连接；包括多层LTCC陶瓷基板，其中，所述输入端电极和输出端电极分别设于所述滤波器长度方向上的相对两端，所述接地端电极设于滤波器长度方向上的中部外侧；电感、电容采用垂直互连结构，电容位于滤波器机体结构上方，电感位于滤波器机体结构下方；第一、第二、第三电感L1、L2、L3采用多层陶瓷介质上的螺旋电感实现，不同陶瓷介质上的金属导体通过通孔连接，通过调节螺旋电感线每层的线长，线宽来调节各个电容值；第一、第二、第三、第四电容C1、C2、C3、C4通过多层陶瓷介质层的平面电容极板实现，不同陶瓷介质层之间的电容极板通过极板间的相互耦合实现互连，通过调整极板的尺寸来调节各个电容值；所述的滤波器的电路部分共有11层，第一电容、第二电容C1、C2位于滤波器三维电路的第1、2、3层；第一电容、第二电容C1、C2通过第3层上的金属极板耦合相连；第一电感L1的始端在第4、5层上，并和第一电容C1第2层上的金属极板通过通孔相连，末端在第6、7层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第二电感L2的始端在第8、9层上，并通过通孔与第三层的金属极板相连，末端在第10、11层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第三电感L3的始端在第4、5层上，并和第二电容C2第2层上的金属极板通过通孔相连，末端在第6、7层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第一电容C1的第2层极板与滤波器三维电路第3层的连接极板耦合出第三电容C3，与第一电感L1串联连接，形成串联谐振，产生传输零点；第二电容C2的第2层极板与滤波器三维电路第3层的连接极板耦合出第四电容C4，与第三电感L3串联连接，形成串联谐振，产生传输零点。进一步地，第一电容C1是滤波器的输入端；第二电容C2是滤波器的输出端；第一电感L1的一端连接到第一电容C1的第2层极板，另一端和地相连；第三电感L3的一端连接到第二电容C2的第2层极板，另一端和地相连；第二电感L2的一端连接到第3层的第一、第二电容C1、C2的极板上，另一端和地相连。进一步地，第一电容C1、第二电容C2在结构上呈镜像对称，极板尺寸相同；第一电感L1、第三电感L3在结构上呈镜像对称，都为四层螺旋电感，尺寸相同。进一步地，两个所述的串联谐振形成的零点在同一位置，通过调节第一电感L1和第三电感L3的值或者第三电容C3和第四电容C4的值来调整谐振频率，以满足阻带要求。进一步地，滤波器的整体尺寸为3.2mm×1.6mm×0.95mm。进一步地，所述的滤波器的截止频率为0.5GHz，通带内最大损耗为1.6dB，在频率范围0-0.4GHz，衰减均大于25dB。本技术的有益效果如下：本技术充分利用多层陶瓷层叠工艺，并采用LTCC技术独有的垂直互连结构，能显著减小元件的尺寸；同时有效地利用电感与电容之间的耦合作用，在阻带形成传输零点，阻带性能得到改善，利用较少的阶数及元件设计出性能优异的高通滤波器。附图说明图1为本技术的LTCC高通滤波器的等效电路原理图；图2为本技术的LTCC高通滤波器的外形图；图3为本技术的LTCC高通滤波器的正视结构图；图4为本技术的LTCC高通滤波器的第1层3D结构图；图5为本技术的LTCC高通滤波器的第2层3D结构图；图6为本技术的LTCC高通滤波器的第3层3D结构图；图7为本技术的LTCC高通滤波器的第4层3D结构图；图8为本技术的LTCC高通滤波器的第5层3D结构图；图9为本技术的LTCC高通滤波器的第6层3D结构图；图10为本技术的LTCC高通滤波器的第7层3D结构图；图11为本技术的LTCC高通滤波器的第8层3D结构图；图12为本技术的LTCC高通滤波器的第9层3D结构图；图13为本技术的LTCC高通滤波器的第10层3D结构图；图14为本技术的LTCC高通滤波器的第11层3D结构图；图15为本技术的LTCC高通滤波器的S11仿真结果图；图16为本技术的LTCC高通滤波器的S21仿真结果图；图17为本技术的LTCC高通滤波器的驻波比仿真结果图。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本技术，本技术的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。图1为本技术的LTCC高通滤波器的等效电路原理图，如图1所示，本技术的LTCC高通滤波器包括两个基础电容C1,C2；三个电感L1、L2，L3；两个串联谐振电容C3,C4。电容C1,C2,电感L1,L2,L3按照一定的拓扑结构关系连接在一起实现高通滤波器的基本功能。第一电感L1和第三电感L3分别与第三电容C3，第四电容C4构成串联谐振，在阻带形成传输零点，通过改变电感L1、L3和电容C3、C4的值可以改变传输零点的位置，改善滤波器的性能。图2是采用LTCC技术实现的高通滤波器的外形图。滤波器外形包括了一个LTCC陶瓷基板。在基板长度方向上的中部外侧印刷了可焊接的金属导体条作为滤波器的接地电极GND；在滤波器基板长度方向上的相对两端覆盖了可焊接金属导体作为滤波器的输入电极IN和输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LTCC高通滤波器，包括输入电极、输出电极和外部接地电极，其特征在于，包括串联连接的第一电容C1和第二电容C2，并联连接的第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3以及与第一、第三电感L1、L3分别形成串联谐振的第三电容C3和第四电容C4，实现这些电感、电容元件的导体印刷在LTCC生瓷表面，并通过打孔、填孔、网印、层压和烧结工艺制成滤波器；采用LTCC垂直互连结构实现这7个电抗元件的连接；电感采用垂直螺旋电感，通过垂直通孔实现不同层之间的连接；电容采用金属‑导体‑金属型结构；电感和电容之间也采用垂直互连连接；包括多层LTCC陶瓷基板，其中，所述输入端电极和输出端电极分别设于所述滤波器长度方向上的相对两端，所述接地端电极设于滤波器长度方向上的中部外侧；电感、电容采用垂直互连结构，电容位于滤波器机体结构上方，电感位于滤波器机体结构下方；第一、第二、第三电感L1、L2、L3采用多层陶瓷介质上的螺旋电感实现，不同陶瓷介质上的金属导体通过通孔连接，通过调节螺旋电感线每层的线长，线宽来调节各个电容值；第一、第二、第三、第四电容C1、C2、C3、C4通过多层陶瓷介质层的平面电容极板实现，不同陶瓷介质层之间的电容极板通过极板间的相互耦合实现互连，通过调整极板的尺寸来调节各个电容值；所述的滤波器的电路部分共有11层，第一电容、第二电容C1、C2位于滤波器三维电路的第1、2、3层；第一电容、第二电容C1、C2通过第3层上的金属极板耦合相连；第一电感L1的始端在第4、5层上，并和第一电容C1第2层上的金属极板通过通孔相连，末端在第6、7层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第二电感L2的始端在第8、9层上，并通过通孔与第三层的金属极板相连，末端在第10、11层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第三电感L3的始端在第4、5层上，并和第二电容C2第2层上的金属极板通过通孔相连，末端在第6、7层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第一电容C1的第2层极板与滤波器三维电路第3层的连接极板耦合出第三电容C3，与第一电感L1串联连接，形成串联谐振，产生传输零点；第二电容C2的第2层极板与滤波器三维电路第3层的连接极板耦合出第四电容C4，与第三电感L3串联连接，形成串联谐振，产生传输零点。...

【技术特征摘要】
1.一种LTCC高通滤波器，包括输入电极、输出电极和外部接地电极，其特征在于，包括串联连接的第一电容C1和第二电容C2，并联连接的第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3以及与第一、第三电感L1、L3分别形成串联谐振的第三电容C3和第四电容C4，实现这些电感、电容元件的导体印刷在LTCC生瓷表面，并通过打孔、填孔、网印、层压和烧结工艺制成滤波器；采用LTCC垂直互连结构实现这7个电抗元件的连接；电感采用垂直螺旋电感，通过垂直通孔实现不同层之间的连接；电容采用金属-导体-金属型结构；电感和电容之间也采用垂直互连连接；包括多层LTCC陶瓷基板，其中，所述输入端电极和输出端电极分别设于所述滤波器长度方向上的相对两端，所述接地端电极设于滤波器长度方向上的中部外侧；电感、电容采用垂直互连结构，电容位于滤波器机体结构上方，电感位于滤波器机体结构下方；第一、第二、第三电感L1、L2、L3采用多层陶瓷介质上的螺旋电感实现，不同陶瓷介质上的金属导体通过通孔连接，通过调节螺旋电感线每层的线长，线宽来调节各个电容值；第一、第二、第三、第四电容C1、C2、C3、C4通过多层陶瓷介质层的平面电容极板实现，不同陶瓷介质层之间的电容极板通过极板间的相互耦合实现互连，通过调整极板的尺寸来调节各个电容值；所述的滤波器的电路部分共有11层，第一电容、第二电容C1、C2位于滤波器三维电路的第1、2、3层；第一电容、第二电容C1、C2通过第3层上的金属极板耦合相连；第一电感L1的始端在第4、5层上，并和第一电容C1第2层上的金属极板通过通孔相连，末端在第6、7层上，并和滤波器侧面的接地电极相连；第二电感L2的始端在第8、9层上，并通过通孔与第三层的金属极板相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：华嘉源，叶强，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33