ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОЛОСОВОЙ LC-ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для реализации устройств частотной селекции сигналов СВЧ диапазона г радиоприемных устройствах.
В качестве прототипа выбрана конструкция фильтра, состоящая из N П-образных секций конденсаторов, реализованных с использованием печатных проводников, причем обкладки плоскопараллельных конденсаторов выполнены на втором, третьем, четвертом слоях диэлектрика, при этом экраны на верхнем и нижнем слоях выполняют роль заземленных обкладок конденсаторов, причем последовательные конденсаторы П-образных секций образуются за счет перекрытия обкладок параллельных конденсаторов П-образных секций, причем П-образные секции конденсаторов соединены между собой индуктивностями, которые выполнены в виде петлевых печатных катушек индуктивности, которые располагаются на втором и четвертом слое диэлектрика, при этом первый вывод первой П-образной секции конденсаторов соединен с входной потенциальной клеммой устройства, а второй вывод N П-образной секции конденсаторов соединен с выходной потенциальной клеммой устройства [1]. Эта конструкция наиболее близка к предлагаемому устройству.
Недостатком устройства-прототипа является ограниченное количество вариантов конструкций конденсаторов и печатных катушек индуктивности, что ограничивает диапазон рабочих частот устройства и не позволяет минимизировать его габариты.
Задача полезной модели - обеспечение возможности для дальнейшего уменьшения габаритных размеров 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, 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 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 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.
Устройство состоит из первой П-образной секции конденсаторов 1, первые выводы первого параллельного и последовательного конденсаторов которой, образуют ее вход, к которому подключена входная потенциальная клемма устройства, второй вывод последовательного конденсатора подключен к первому выводу второго параллельного конденсатора и образует выход первой П-образной секции конденсаторов 1, который подключен к первому выводу первой печатной катушки индуктивности 2. Ко вторым выводам параллельных конденсаторов подключена общая цепь. Ко второму выводу печатной катушки индуктивности 2 подключена следующая П-образная секция конденсаторов, аналогичная описанной выше, причем П-образные секции конденсаторов 3, 5 … k соединены последовательно между собой посредством печатных катушек индуктивности 2, 4 … k-1. Второй вывод к П-образной секции конденсаторов 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 3, 5 … k выполнены аналогичным образом и соединены между собой печатными проводниками, реализующими печатные катушки индуктивности 2, 4 …k-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, 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 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 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 печатными 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 трехмерных сужающихся 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 3, 5 … k выполнены аналогичным образом и соединены между собой печатными проводниками, реализующими катушки индуктивности 2, 4 … k-1.
Источники информации:
1. Симин, Холодняк, Вендик. Многослойные интегральные схемы сверхвысоких частот на основе керамики с низкой температурой обжига. Часть 1. - Компоненты и технологии. - 2005. - №05.