[发明专利]一种具有高性能三维内螺旋电感的LTCC带通滤波器

说明书

本发明公开了一种具有高性能三维内螺旋电感的LTCC带通滤波器，该滤波器使用高阻抗线路，实现了三维内螺旋螺旋电感和杂散抑制型垂直叉指电容(SVIC)。本发明是针对50MHz的极低中心频率，提出了一种微型集总元件8层低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器。通过使用高阻抗线路实现三维内螺旋电感和杂散抑制型垂直叉指电容(SVIC)实现小型化。三维内螺旋电感通过将平面螺旋电感和三维螺旋电感跨层连接的方式，将平面螺旋电感扩展到三维的同时提高电感的电感值和Q值，减小尺寸并优化性能。

技术领域

本发明涉及一种具有高性能三维内螺旋电感的LTCC带通滤波器，属于光电技术领域。

背景技术

带通滤波器(Band-Pass Filter,BPF)是现代系统级封装(System in Package,SiP)开发中必不可少的关键组件。它也是最大的组件之一，特别是在超外差接收机中变频到较低的中频频带(Intermediate Frequency,IF)(大部分的f_IF<200MHz)之后。为了在这些极低频率下实现小型化，由于垂直方向的集成水平较高，低温共烧陶瓷(Low TemperatureCo-fired Ceramic,LTCC)适用于构建集总参数滤波器。目前很少有文献使用LTCC技术实现几十兆赫频率的带通滤波器，并且大波长使得尺寸减小非常具有挑战性。此外，大型声表滤波器由于尺寸较小而在低频率下占主导地位，但它们有更高的插入损耗和群延迟，并且同时需要额外的电容器和电感器用于阻抗匹配。

带通滤波器在几十兆赫兹频率下工作需要大电容和大电感构成谐振器。实现大电容的同时减小滤波器尺寸只能通过垂直叉指型电容器(Vertical-interdigitalCapacitors，VIC)。目前增强VIC电容的两种方式增加了叉指的尺寸或数量，然而增加叉指的尺寸对于降低滤波器的尺寸没有帮助。增加指状物的数量导致在多个频点出产生不期望的共振，或寄生杂散尖峰，从而限值了其可用频带。因为VIC是多导体结构，其呈现了通带和阻带结构。虽然所有的VIC在设计的时候都显示出这个问题，但目前还没有文献对多层VIC的容值和杂散尖峰的抑制进行研究。

目前实现大电感大多通过增加绕制高阻抗线的圈数和减小边角损耗来实现，但是在平面上增加绕制圈数会增大电感的尺寸，不利于滤波器的小型化。在立体方向上增加绕制圈数又会增加电感的厚度，提高滤波器制作的成本。减小边角损耗做成圆形对于特定滤波器电感的摆放又是不利的，容易增大滤波器的尺寸。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的因为出现不期望的共振或寄生杂散尖峰，从而限制可用频带的缺陷，提出了一种具有高性能三维内螺旋电感的LTCC带通滤波器，该滤波器使用高阻抗线路实现三维内螺旋螺旋电感和杂散抑制型垂直叉指电容(SVIC)。针对50MHz的极低中心频率，提出了一种微型集总元件8层低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器。通过使用高阻抗线路实现新型三维内螺旋电感和杂散抑制型垂直叉指电容(SVIC)实现小型化。三维内螺旋电感通过将平面螺旋电感和三维螺旋电感跨层连接的方式，将平面螺旋电感扩展到三维的同时提高电感的电感值和Q值，减小尺寸并优化性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种具有高性能三维内螺旋电感的LTCC带通滤波器，该滤波器包括杂散抑制垂直叉指电容和三维内螺旋电感。滤波器为偶数层结构，杂散抑制垂直叉指电容与三维内螺旋电感在滤波器的最顶层通过微带线连接，杂散抑制型垂直叉指电容通过间隔指的开路末端用垂直过孔连接并且具有缺陷结构，三维内螺旋电感综合传统平面螺旋电感和普通三维螺旋电感的优点，采用高阻抗线分层螺旋绕制。

进一步的，本发明滤波器包括3个三维内螺旋电感和4个杂散抑制型垂直叉指电容，电感和电容依据滤波电路的拓扑结构在滤波器的最顶层通过微带线连接，三维内螺旋电感通过高阻抗线按照1、3、5层采用单层平面螺旋结构，2、4、6层采用单层三维螺旋结构的原则连接。