CN103956984A - 一种具有滤波性能的多层结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种具有滤波性能的多层结构体，所述具有滤波性能的多层结构体具有体积小、重量轻、选频特性好、集成度高等优点，便于与其它微波器件集成，另外，该多层结构体基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势，使得所应用的产品具有更好的使用性能，极具市场竞争力，其应用前景非常广阔。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，特别是一种小型化并且滤波性能优异的多层结构体。
背景技术
在射频领域，很多地方都需要小型化高性能且具有滤波功能的器件，希望所需频率的能量都可以通过网络，而最大程度的抑制干扰或者其它不希望在终端看到的频率。
随着无线通信技术和单片微波集成电路的快速发展，要求电子产品向小型化，低成本，高性能，高集成度的趋势发展。如何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，从而使滤波器件在极小的面积下实现也是目前要解决的问题。多层结构体是用层叠式的电路结构来实现滤波电路的功能，技术上是通过LTCC工艺实现的，LTCC技术能够为无源和有源器件提供三维立体的集成平台，可实现电路立体化的要求，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。
目前对国内外设计的滤波结构体进行了大量的研究，大多数结构体低频段占用体积太大，集成度不高，已远远不能满足小型化的要求。此外，目前的大多数滤波器结构，如果要抑制通带附近的杂波频率，阻带内的衰减就显得不足了。因此，如何实现一种具有滤波性能的多层结构体，已成为业界急需解决的问题之一，现有技术尚无相关描述。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种带外抑制度优异、带内***损耗小、可靠性高、集成度高、尺寸小的具有滤波性能的多层结构体。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种具有滤波性能的多层结构体，该多层结构体整体是一个陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中，具体包括顶层金属地G1、底层金属地G2、第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6和第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6；
其中顶层金属地G1、底层金属地G2均为单层平板金属结构，第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6均为双层矩形螺旋线圈结构，第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6均为双层金属板结构;
第一耦合线电感L1与第一平板电容C1相并联，第一耦合线电感L1的一端与第一平板电容C1的一端相连，第一耦合线电感L1的另一端和第一平板电容C1的另一端分别接地，上述两个器件构成第一谐振器；
第二耦合线电感L2与第二平板电容C2相并联，第二耦合线电感L2的一端与第二平板电容C2的一端相连，第二耦合线电感L2的另一端和第二平板电容C2的另一端分别接地，上述两个器件构成第二谐振器；
第三耦合线电感L3与第三平板电容C3相并联，第三耦合线电感L3的一端与第三平板电容C3的一端相连，第三耦合线电感L3的另一端和第三平板电容C3的另一端分别接地，上述两个器件构成第三谐振器；
第四耦合线电感L4与第四平板电容C4相并联，第四耦合线电感L4的一端与第四平板电容C4的一端相连，第四耦合线电感L4的另一端和第四平板电容C4的另一端分别接地，上述两个器件构成第四谐振器；
第五耦合线电感L5与第五平板电容C5相并联，第五耦合线电感L5的一端与第五平板电容C5的一端相连，第五耦合线电感L5的另一端和第五平板电容C5的另一端分别接地。上述两个器件构成第五谐振器；
第六耦合线电感L6与第六平板电容C6相并联，第六耦合线电感L6的一端与第六平板电容C6的一端相连，第六耦合线电感L6的另一端和第六平板电容C6的另一端分别接地，上述两个器件构成第六谐振器。
所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器中的耦合线电感和平板电容均与顶层金属地G1和底层金属地G2平行放置；耦合线电感之间均互不相连，平板电容之间也均互不相连。
第一耦合线电感L1与第六耦合线电感L6是相同的结构，第二耦合线电感L2与第五耦合线电感L5是相同的结构，第三耦合线电感L3与第四耦合线电感L4是相同的结构，第一平板电容C1与第六平板电容C6是相同的结构，第二平板电容C2与第五平板电容C5是相同的结构，第三平板电容C3与第四平板电容C4是相同的结构。
顶层金属地G1、底层金属地G2、第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6和第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6均为多层低温共烧陶瓷工艺烧制的器件。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的结构体使用了多层介质基板，充分利用了三维多层空间，从而显著减小了元件所需体积，适合于自动化表面贴装生产，并且性能优异。
下面结合附图对本发明进行详细描述。
附图说明
图1是本发明一种具有滤波性能的多层结构体的三维结构主视图。
图2是本发明一种具有滤波性能的多层结构体的三维结构侧视图。
图3是本发明一种具有滤波性能的多层结构体的三维结构俯视图。
图4是本发明一种具有滤波性能的多层结构体的S参数仿真曲线。
图5是本发明一种具有滤波性能的多层结构体的等效电路图。
具体实施方式：
结合图1、图2、图3，本发明是一种具有滤波性能的多层结构体，采用了多层结构实现，具有带通滤波的功能。
本发明是一种具有滤波性能的多层结构体，该多层结构体整体是一个陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中。具体包括顶层金属地G1、底层金属地G2、第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6和第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6；
其中顶层金属地G1、底层金属地G2均为单层平板金属结构，第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6均为双层矩形螺旋线圈结构，第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6均为双层金属板结构;
第一耦合线电感L1与第一平板电容C1相并联，第一耦合线电感L1的一端与第一平板电容C1的一端相连，第一耦合线电感L1的另一端和第一平板电容C1的另一端分别接地，上述两个器件构成第一谐振器；
第二耦合线电感L2与第二平板电容C2相并联，第二耦合线电感L2的一端与第二平板电容C2的一端相连，第二耦合线电感L2的另一端和第二平板电容C2的另一端分别接地，上述两个器件构成第二谐振器；
第三耦合线电感L3与第三平板电容C3相并联，第三耦合线电感L3的一端与第三平板电容C3的一端相连，第三耦合线电感L3的另一端和第三平板电容C3的另一端分别接地，上述两个器件构成第三谐振器；
第四耦合线电感L4与第四平板电容C4相并联，第四耦合线电感L4的一端与第四平板电容C4的一端相连，第四耦合线电感L4的另一端和第四平板电容C4的另一端分别接地，上述两个器件构成第四谐振器；
第五耦合线电感L5与第五平板电容C5相并联，第五耦合线电感L5的一端与第五平板电容C5的一端相连，第五耦合线电感L5的另一端和第五平板电容C5的另一端分别接地。上述两个器件构成第五谐振器；
第六耦合线电感L6与第六平板电容C6相并联，第六耦合线电感L6的一端与第六平板电容C6的一端相连，第六耦合线电感L6的另一端和第六平板电容C6的另一端分别接地。上述两个器件构成第六谐振器；
第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器中的耦合线电感和平板电容均与顶层金属地G1和底层金属地G2平行放置，在同一电介质层上设置了多个耦合线电感和多个平板电容，并且所述多个耦合线电感均互不相连，多个平板电容也均互不相连。
第一耦合线电感L1与第六耦合线电感L6是相同的，第二耦合线电感L2与第五耦合线电感L5是相同的，第三耦合线电感L3与第四耦合线电感L4是相同的，第一平板电容C1与第六平板电容C6是相同的，第二平板电容C2与第五平板电容C5是相同的，第三平板电容C3与第四平板电容C4是相同的。
顶层金属地G1、底层金属地G2、第一耦合线电感L1、第二耦合线电感L2、第三耦合线电感L3、第四耦合线电感L4、第五耦合线电感L5、第六耦合线电感L6和第一平板电容C1、第二平板电容C2、第三平板电容C3、第四平板电容C4、第五平板电容C5、第六平板电容C6均为多层低温共烧陶瓷工艺烧制的器件。
本发明采用了多层结构实现了滤波性能，其中多层结构采用低温共烧陶瓷工艺实现，该技术与其它多层基板技术相比较，更易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性，因此该技术可在实现相同指标的前提下显著减小器件体积，提高器件集成度。
本发明具有滤波性能的多层结构体的整体结构示意图如图1所示，整个器件的体积为6.5mm*3.2mm*1.5mm，采用的LTCC套陶瓷介质的相对介电常数为65，介质损耗角正切为0.002，实现多层结构的金属导体采用银，其中每层陶瓷介质基板的厚度为0.01mm，为了提高成品率，层与层之间的距离为0.04mm，连接层与层之间的圆柱通孔高度也为0.04mm。
本发明具有滤波性能的多层结构体的仿真曲线如图4所示：该多层结构体的中心频率为144MHz，通带带宽为24MHz。通带内的***损耗小于4dB，由于在上、下边带各产生了一个传输零点，使得上、下边带非常陡峭，在DC<f<75 MHz时，带外抑制优于60 dB，260 MHz<f<1.0 GHz时，带外抑制优于60 dB，可见带外抑制度极高。
综上，本发明提供的具有滤波性能的多层结构体具有体积小、重量轻、选频特性好、集成度高等优点，便于与其它微波器件集成，另外，该多层结构体基于LTCC工艺，具有批量生产成本低的优势，使得所应用的产品具有更好的使用性能，极具市场竞争力，其应用前景非常广阔。
Claims (4)
1.一种具有滤波性能的多层结构体，其特征在于：该多层结构体整体是一个陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中，具体包括顶层金属地[G1]、底层金属地[G2]、第一耦合线电感[L1]、第二耦合线电感[L2]、第三耦合线电感[L3]、第四耦合线电感[L4]、第五耦合线电感[L5]、第六耦合线电感[L6]和第一平板电容[C1]、第二平板电容[C2]、第三平板电容[C3]、第四平板电容[C4]、第五平板电容[C5]、第六平板电容[C6]；
其中顶层金属地[G1]、底层金属地[G2]均为单层平板金属结构，第一耦合线电感[L1]、第二耦合线电感[L2]、第三耦合线电感[L3]、第四耦合线电感[L4]、第五耦合线电感[L5]、第六耦合线电感[L6]均为双层矩形螺旋线圈结构，第一平板电容[C1]、第二平板电容[C2]、第三平板电容[C3]、第四平板电容[C4]、第五平板电容[C5]、第六平板电容[C6]均为双层金属板结构；
第一耦合线电感[L1]与第一平板电容[C1]相并联，第一耦合线电感[L1]的一端与第一平板电容[C1]的一端相连，第一耦合线电感[L1]的另一端和第一平板电容[C1]的另一端分别接地，上述两个器件构成第一谐振器；
第二耦合线电感[L2]与第二平板电容[C2]相并联，第二耦合线电感[L2]的一端与第二平板电容[C2]的一端相连，第二耦合线电感[L2]的另一端和第二平板电容[C2]的另一端分别接地，上述两个器件构成第二谐振器；
第三耦合线电感[L3]与第三平板电容[C3]相并联，第三耦合线电感[L3]的一端与第三平板电容[C3]的一端相连，第三耦合线电感[L3]的另一端和第三平板电容[C3]的另一端分别接地，上述两个器件构成第三谐振器；
第四耦合线电感[L4]与第四平板电容[C4]相并联，第四耦合线电感[L4]的一端与第四平板电容[C4]的一端相连，第四耦合线电感[L4]的另一端和第四平板电容[C4]的另一端分别接地，上述两个器件构成第四谐振器；
第五耦合线电感[L5]与第五平板电容[C5]相并联，第五耦合线电感[L5]的一端与第五平板电容[C5]的一端相连，第五耦合线电感[L5]的另一端和第五平板电容[C5]的另一端分别接地，上述两个器件构成第五谐振器；
第六耦合线电感[L6]与第六平板电容[C6]相并联，第六耦合线电感[L6]的一端与第六平板电容[C6]的一端相连，第六耦合线电感[L6]的另一端和第六平板电容[C6]的另一端分别接地，上述两个器件构成第六谐振器。
2. 根据权利要求1所述的具有滤波性能的多层结构体，其特征在于，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器中的耦合线电感和平板电容均与顶层金属地[G1]和底层金属地[G2]平行放置；耦合线电感之间均互不相连，平板电容之间也均互不相连。
3.根据权利要求1所述的具有滤波性能的多层结构体，其特征在于，第一耦合线电感[L1]与第六耦合线电感[L6]是相同的结构，第二耦合线电感[L2]与第五耦合线电感[L5]是相同的结构，第三耦合线电感[L3]与第四耦合线电感[L4]是相同的结构，第一平板电容[C1]与第六平板电容[C6]是相同的结构，第二平板电容[C2]与第五平板电容[C5]是相同的结构，第三平板电容[C3]与第四平板电容[C4]是相同的结构。
4.根据权利要求1所述的具有滤波性能的多层结构体，其特征在于，顶层金属地[G1]、底层金属地[G2]、第一耦合线电感[L1]、第二耦合线电感[L2]、第三耦合线电感[L3]、第四耦合线电感[L4]、第五耦合线电感[L5]、第六耦合线电感[L6]和第一平板电容[C1]、第二平板电容[C2]、第三平板电容[C3]、第四平板电容[C4]、第五平板电容[C5]、第六平板电容[C6]均为多层低温共烧陶瓷工艺烧制的器件。
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