Интегральный полосовой lc-фильтр

Предлагаемая полезная модель относиться к радиоэлектронике и может быть использовано для селекции в СВЧ-трактах. Задача полезной модели - расширение диапазона рабочих частот полосового LC-фильтра. Поставленная задача решается тем, что в плате многослойной полосового LC-фильтра, выполненной в n диэлектрических слоях, состоящей из печатных проводников образующих, к П-образных секций конденсаторов, и (k+l) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, причем конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в l слоях, где l - количество обкладок последовательного конденсатора, причем l<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в га слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+l) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой, причем печатные индуктивности выполнены в виде: полосковых линий, одновитковых индуктивностей, плоских квадратных спиралей, плоских круглых спиралей. Поставленная задача решается тем, что в плате многослойной полосового LC-фильтра, выполненной в n диэлектрических слоях, состоящей из печатных проводников образующих, k П-образных секций конденсаторов, и (k+1) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, причем конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в l слоях, где l - количество обкладок последовательного конденсатора, причем l<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в m слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+l) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой. Печатные индуктивности выполнены в виде: стековых квадратных спиралей, стековых круглых спиралей, трехмерных П-образных индуктивностей, трехмерных П-образных сужающихся индуктивностей, трехмерных спиралей, сужающихся трехмерных спиралей, трехмерных Г-образных индуктивностей, трехмерных Г-образных сужающихся индуктивностей.

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для реализации устройств частотной селекции сигналов СВЧ диапазона в радиоприемных устройствах.

В качестве прототипа выбрана конструкция фильтра, состоящая из N параллельных LC контуров, реализованных с использованием печатных проводников, причем обкладки плоскопараллельных конденсаторов выполнены на четвертом слое диэлектрика, при этом экраны на верхнем и нижнем слоях выполняют роль заземленных обкладок конденсаторов, индуктивности параллельных LC контуров выполнены на третьем слое диэлектрика в виде планарных Г-образных проводников, причем параллельные LC контуры соединены друг с другом емкостной связью, которая образуется за счет перекрытия обкладок конденсатора на втором слое с обкладками конденсаторов параллельных LC контуров на четвертом слое, при этом первый вывод первого контура соединен с входной потенциальной клеммой устройства, а первый вывод N контура соединен с выходной потенциальной клеммой устройства [1]. Эта конструкция наиболее близка к предлагаемому устройству.

Недостаток устройства-прототипа - ограниченный диапазон рабочих частот.

Задача полезной модели - расширение диапазона рабочих частот полосового LC-фильтра.

Поставленная задача решается тем. что в плате многослойной полосового LC-фильтра, выполненной в n диэлектрических слоях. состоящей из печатных проводников образующих, k П-образных секций конденсаторов, и (k+1) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, причем конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в 1 слоях, где l - количество обкладок последовательного конденсатора, причем l<n. печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в m слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n. при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра. при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой, причем печатные индуктивности выполнены в виде: полосковых линий, одновитковых индуктивностей. плоских квадратных спиралей, плоских круглых спиралей.

На фиг.1 приведена схема полосового фильтра, образованная предлагаемой конструкцией предложенного устройства.

Оно состоит из первой печатной катушки индуктивности 1. к первому выводу которой подключена входная потенциальная клемма устройства, а ко второму - первые выводы первого параллельного и последовательного конденсаторов, образующие вход первой П-образной секции конденсаторов 2, второй вывод последовательного конденсатора подключен к первому выводу второго параллельного конденсатора и образует выход первой П-образной секции конденсаторов 2, который подключен к первому выводу второй печатной катушки индуктивности 3. Ко вторым выводам параллельных конденсаторов подключена общая цепь. Ко второму выводу печатной катушки индуктивности 3 подключена следующая П-образная секция конденсаторов, аналогичная описанной выше, причем П-образные секции конденсаторов 4, 6k соединены последовательно между собой посредством печатных катушек индуктивности 3, 5k-1. Первый вывод выходной печатной катушки индуктивности (k+1) подключен к выходу П-образной секции конденсаторов к. Второй вывод выходной печатной катушки индуктивности (k+1) подключен к выходной потенциальной клемме.

Конструкции полосового LC-фильтра. выполненного с многослойными плоскопараллельными конденсаторами и различными катушками индуктивности, приведены на:

- фиг.2 (с индуктивностью в виде полосковой линии);

- фиг.3 (с одновитковой индуктивностью);

- фиг.4 (с плоской квадратной спиралью);

- фиг.5 (с плоской круглой спиралью).

Устройство работает следующим образом. Печатные проводники, образующие конденсаторы П-образных секций и индуктивности, совместно с экранами на верхнем и нижнем слоях, реализуют полосовой LC-фильтр, схема которого приведена на фиг.1.

Диэлектрический материал слоев LC-фильтра - LTCC керамика Dupont Green Tape 951 PT. Верхний и нижний экраны выполнены проводящей пастой QS 171. Контактные площадки на верхнем или нижнем слое выполнены паяемой проводящей пастой Dupont 6146 Pd/Ag. Межслойные переходы соединяют первую контактную площадку с первым выводом входной печатной катушки индуктивности и вторую контактную площадку со вторым выводом выходной (k+1) печатной катушки индуктивности и представляют собой глухие отверстия диаметром 0.2 мм. заполненные проводящей пастой Dupont 6141 Ag. Печатные проводники, образующие катушки индуктивности и обкладки конденсаторов выполнены проводящей пастой Dupont 6142 Ag. Нечетные обкладки первого параллельного конденсатора и последовательного конденсатора образуют вход первой П-образной секции конденсаторов. Четные обкладки первого и второго параллельных конденсаторов первой П-образной секции конденсаторов соединены при помощи межслойных переходов с экраном на верхнем или нижнем слое. Четные обкладки последовательного конденсатора соединены с нечетными обкладками второго параллельного конденсатора, образуют выход первой П-образной секции конденсаторов. Следующие П-образные секции конденсаторов 4. 6k выполнены аналогичным образом и соединены между собой печатными проводниками, реализующими катушки индуктивности 3, 5k-1.

Поставленная задача решается тем. что в плате многослойной полосового LC-фильтра, выполненной в n диэлектрических слоях. состоящей из печатных проводников образующих, к П-образных секций конденсаторов, и (k+1) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, причем конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в 1 слоях, где l - количество обкладок последовательного конденсатора, причем l<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в m слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n. при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой. Печатные индуктивности выполнены в виде: стековых квадратных спиралей, стековых круглых спиралей, трехмерных П-образных индуктивностей, трехмерных П-образных сужающихся индуктивностей. трехмерных спиралей, сужающихся трехмерных спиралей, трехмерных Г-образных индуктивностей. трехмерных Г-образных сужающихся индуктивностей.

Конструкции полосового LC-фильтра, выполненного с многослойными плоскопараллельными конденсаторами и многослойными катушками индуктивности различной конфигурации, приведены на:

- фиг.6 (с индуктивностями в виде стековых квадратных спиралей);

- фиг.7 (с индуктивностями в виде стековых круглых спиралей);

- фиг.8 (с трехмерными П-образными индуктивностями);

- фиг.9 (с трехмерными П-образными сужающимися индуктивностями):

- фиг.10 (с индуктивностями в виде трехмерных спиралей);

- фиг.11 (с индуктивностями в виде сужающихся трехмерных спиралей):

- фиг.12 (с трехмерными Г-образными индуктивностями);

- фиг.13 (с трехмерными Г-образными сужающимися индуктивностями). Устройство работает следующим образом. Печатные проводники, образующие

конденсаторы П-образных секций и индуктивности, совместно с экранами на верхнем и нижнем слоях, реализуют полосовой LC-фильтр, схема которого приведена на фиг.1.

Диэлектрический материал слоев LC-фильтра - LTCC керамика Dupont Green Tape 951 PT. Верхний и нижний экраны выполнены проводящей пастой QS 171. Контактные площадки на верхнем или нижнем слое выполнены паяемой проводящей пастой Dupont 6146 Pd/Ag. Межслойные переходы соединяют первую контактную площадку с первым выводом входной печатной катушки индуктивности и вторую контактную площадку со вторым выводом выходной (k+1) печатной катушки индуктивности и представляют собой глухие отверстия диаметром 0.2 мм. заполненные проводящей пастой Dupont 6141 Ag. Печатные проводники, образующие катушки индуктивности и обкладки конденсаторов выполнены проводящей пастой Dupont 6142 Ag. Нечетные обкладки первого параллельного конденсатора и последовательного конденсатора образуют вход первой П-образной секции конденсаторов. Четные обкладки первого и второго параллельных конденсаторов первой П-образной секции конденсаторов соединены при помощи межслойных переходов с экраном на верхнем или нижнем слое. Четные обкладки последовательного конденсатора соединены с нечетными обкладками второго параллельного конденсатора, образуют выход первой П-образной секции конденсаторов. Следующие П-образные секции конденсаторов 4, 6k выполнены аналогичным образом и соединены между собой печатными проводниками, реализующими катушки индуктивности 3, 5k-1.

Источники информации:

1. Симин, Холодняк, Вендик 2005_06 Часть 2.

1. Плата многослойная полосового LC-фильтра, выполненная в n диэлектрических слоях. состоящая из печатных проводников образующих, k П-образных секций конденсаторов и (k+1) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, отличающаяся тем, что конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций, выполнены в 1 слоях, где 1 - количество обкладок последовательного конденсатора, причем l<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в m слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой, причем печатные индуктивности выполнены в виде планарных печатных проводников различной конфигурации.

2. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде полосковых линий.

3. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде одновитковых индуктивностей.

4. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде плоских квадратных спиралей.

5. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде плоских круглых спиралей.

6. Плата многослойная полосового LC-фильтра, выполненная в n диэлектрических слоях, состоящая из печатных проводников образующих, k П-образных секций конденсаторов и (k+1) печатных катушек индуктивности, двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слое, отличающаяся тем, что конденсаторы П-образных секций выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в l слоях, где l - количество обкладок последовательного конденсатора, причем 1<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в m слоях, где m - количество обкладок параллельного конденсатора, причем m<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов П-образных секций выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в поперечных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой, причем печатные индуктивности выполнены в виде планарных печатных проводников различной конфигурации, располагающихся на разных слоях и соединенных друг с другом при помощи переходных отверстий.

7. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде стековых квадратных спиралей.

8. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде стековых круглых спиралей.

9. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде трехмерных П-образных индуктивностей.

10. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде трехмерных П-образных сужающихся индуктивностей.

11. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде трехмерных спиралей.

12. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде сужающихся трехмерных спиралей.

13. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде трехмерных Г-образных индуктивностей.

14. Плата многослойная полосового LC-фильтра по п.6, отличающаяся тем, что печатные катушки индуктивности выполнены в виде трехмерных Г-образных сужающихся индуктивностей.