ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОЛОСОВОЙ LC-ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ)

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 плата многослойная полосового LC-фильтра, выполненная в n диэлектрических слоях, состоит из печатных проводников, образующих k П-образных секций конденсаторов и (k+1) печатных катушек индуктивности, из двух экранов: одного на верхнем и одного на нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слоях, отличающаяся тем, что между входной потенциальной клеммой и заземленным печатным проводником подключен конденсатор, между выходной потенциальной клеммой и заземленным печатным проводником также подключен конденсатор, конденсаторы выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие конденсаторы, подключенные к входной и выходной потенциальным клеммам, выполнены в 1 слоях, где 1 - количество обкладок конденсаторов, подключенных ко входу и выходу устройства, причем 1<n, печатные проводники образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в m слоях, где m - количество обкладок последовательного конденсатора П-образной секции, причем m<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в p слоях, где p - количество обкладок параллельного конденсатора П-образной секции, причем p<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в продольных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой и первым выводом первого конденсатора, подключенного к входной потенциальной клемме, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой и первым выводом (k+2) конденсатора, подключенного к выходной потенциальной клемме, причем печатные индуктивности выполнены в виде: полосковых линий, одновитковых индуктивностей, плоских квадратных спиралей, плоских круглых спиралей.
Поставленная задача решается также тем, что плата многослойная полосового LC-фильтра, выполненная в n диэлектрических слоях, состоит из печатных проводников, образующие k П-образные секции конденсаторов и (k+1) печатные катушки индуктивности, из двух экранов на верхнем и нижнем слоях и двух контактных площадок на верхнем или нижнем слоях, отличающаяся тем, что входной потенциальной клеммой и заземленным проводником подключен конденсатор, между выходной потенциальной клеммой и заземленным проводником также подключен конденсатор, конденсаторы выполнены в виде многослойных структур, при этом печатные проводники, образующие конденсаторы, подключенные к входной и выходной потенциальным клеммам, выполнены в 1 слоях, где 1 - количество обкладок конденсаторов, подключенных ко входу и выходу устройства, причем 1<n печатные проводники образующие последовательные конденсаторы П-образных секций выполнены в m слоях, где m - количество обкладок последовательного конденсатора П-образной секции, причем m<n, печатные проводники, образующие параллельные конденсаторы П-образных секций, выполнены в p слоях, где p - количество обкладок параллельного конденсатора П-образной секции, причем p<n, при этом четные и нечетные обкладки конденсаторов выполнены соединенными между собой при помощи межслойных переходов, печатные катушки индуктивности включены последовательно в продольных плечах LC-фильтра, при этом первый вывод первой печатной катушки индуктивности соединен с входной потенциальной клеммой и первым выводом первого конденсатора, подключенного к входной потенциальной клемме, а второй вывод (k+1) печатной катушки индуктивности соединен с выходной потенциальной клеммой и первым выводом (k+2) конденсатора, подключенного к выходной потенциальной клемме, причем 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.
Оно состоит из первого конденсатора 1 и первой печатной катушки индуктивности 2, к первым выводам которых подключена входная потенциальная клемма устройства, а ко второму выводу печатной катушки индуктивности 2 - первые выводы первого параллельного и последовательного конденсаторов, образующие вход первой П-образной секции конденсаторов 3, второй вывод последовательного конденсатора подключен к первому выводу второго параллельного конденсатора и образует выход первой П-образной секции конденсаторов 3, который подключен к первому выводу второй печатной катушки индуктивности 4. Ко второму выводу печатной катушки индуктивности 4 подключена следующая П-образная секция конденсаторов, аналогичная описанной выше, причем П-образные секции конденсаторов 3, 5…q соединены последовательно между собой посредством печатных катушек индуктивности 2, 4…q-1, q+1. Первый вывод выходной печатной катушки индуктивности (q+1) подключен к выходу П-образной секции конденсаторов q. Второй вывод выходной печатной катушки индуктивности (q+1) подключен к первому выводу конденсатора (q+2) и к выходной потенциальной клемме. Ко вторым выводам конденсаторов, подключенных ко входу и к выходу устройства, а также ко вторым выводам конденсаторов параллельных ветвей П-образной секции подключена общая цепь.
Устройство работает следующим образом. Печатные проводники, образующие конденсаторы, подключенные ко входу и к выходу устройства, конденсаторы П-образных секций, индуктивности, подключенные ко входу и выходу устройства, а также подключенные между П-образными секциями конденсаторов, совместно с экранами на верхнем и нижнем слоях и контактными площадками на верхнем или нижнем слое, реализуют полосовой LC-фильтр, схема которого приведена на фиг. 1.
Диэлектрический материал слоев LC-фильтра - LTCC керамика Dupond 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. Первая контактная площадка соединяется с первым выводом печатной катушки индуктивности 2 и вторая контактная площадка - со вторым выводом печатной катушки индуктивности (q+2) посредством межслойных переходов. Также первая контактная площадка соединяется с нечетными обкладками конденсатора 1, соединенными между собой, а вторая контактная площадка - с нечетными обкладками конденсатора (q+2), соединенными между собой. Четные обкладки конденсаторов 1 соединены между собой и с заземленным экраном на верхнем или нижнем слое, четные обкладки конденсатора (q+2) соединены аналогично. 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 между собой и с заземленным 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…q выполнены аналогичным образом и соединены между собой печатными проводниками, реализующими катушки индуктивности 2, 4…q-1, q+1 Межслойные переходы многослойной печатной платы представляют собой глухие отверстия диаметром 0,2 мм, заполненные проводящей пастой Dupont 6141 Ag.
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).
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).
На фиг. 1 приведена схема полосового фильтра, образованная предлагаемой конструкцией предложенного устройства.
Источники информации:
1. Симин, Холодняк, Вендик 2005_06 Часть 2.