CN106848509A - 一种宽频带、高矩形系数、高抑制带通lc滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，包括滤波器腔体、PCB板、电容、空芯线圈、绝缘子，PCB板设置于腔体内，空芯线圈的外部套有低介电常数的绝缘漆包裹，电容和所述空芯线圈均通过锡焊固定于所述PCB上；绝缘子固定于腔体内，一端焊接于PCB板上；该LC滤波器为8阶的LC滤波器结构，在LC滤波器的拓扑结构中共有12组由电容和空芯线圈构成的LC谐振回路，每组LC谐振回路由一个电容和一个空芯线圈构成。兼顾了滤波器性能和体积，具有小封装、大带宽、低波动和高阻带抑制的优点，同时驻波和插损都较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器。
背景技术
随着射频技术的发展，对滤波器频率指标的要求日益苛刻，一些常用的通信设备的收发通道需要使用更高矩形系数、更高抑制的滤波器，以满足越来越高的杂波滤除、信息传输量和广阔的频带宽度，但同时，对体积的要求也越来越苛刻，体积必须向“小型化”发展。
通常来说，在1800MHz频率段上想实现一个宽带高抑制滤波器，并不是容易的事情，在现有的技术下，只能用腔体滤波器实现，在此频段，腔体滤波器的体积较大，较难用于复杂产品的工程应用，随着带宽的增加，腔体滤波器的体积也随之增大，实现难度也更大，而且，目前现有的腔体滤波器在1800MHz频率下带宽只能实现不大于800MHz的带宽。
目前来说，此频点若达到-0.5dB带宽≥1000MHz且带外抑制度1100MHz处≥35dBc&2500MHz处≥35dBc，则相应的LC滤波器存在以下难题：若保证了电感的Q值，则体积最小只能做到45.4mm*10mm*7mm；若缩小到同样的体积，则和Q值相关的各项参数都无法保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有小封装、大带宽、低波动和高阻带抑制的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，包括滤波器腔体、PCB板、电容、空芯线圈、绝缘子，所述PCB板设置于腔体内，所述空芯线圈的外部套有低介电常数的绝缘漆包裹，所述电容和所述空芯线圈均通过锡焊固定于所述PCB上；
该LC滤波器为8阶的LC滤波器结构，在LC滤波器的拓扑结构中共有12组由电容和空芯线圈构成的LC谐振回路，每组LC谐振回路由一个电容和一个空芯线圈构成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的宽频带、高矩形系数、高抑制带通滤波器，兼顾了滤波器性能和体积，具有小封装、大带宽、低波动和高阻带抑制的优点，同时驻波和插损都较小。
附图说明
图1为本发明实施例提供的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器的内部结构示意图。
图2为本发明实施例提供的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器的拓扑图；
图3为本发明实施例提供的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器的焊板分布图；
图4为本发明实施例提供的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器的外形示意图。
图中：1-管壳，2-电容，3-空芯线圈，4-PCB板，5-I/O引脚。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其较佳的具体实施方式是：
包括滤波器腔体、PCB板、电容、空芯线圈、绝缘子，所述PCB板设置于腔体内，所述空芯线圈的外部套有低介电常数的绝缘漆包裹，所述电容和所述空芯线圈均通过锡焊固定于所述PCB上；
该LC滤波器为8阶的LC滤波器结构，在LC滤波器的拓扑结构中共有12组由电容和空芯线圈构成的LC谐振回路，每组LC谐振回路由一个电容和一个空芯线圈构成。
通过焊锡使得PCB板背面全部接地，直接与腔身相连，不铺阻焊，所述PCB板背面和底座完全接触。
使用高频绝缘子与电路相连，以电路结构中起始结束部分结构电路作为桥梁，作为所述LC滤波器的输入和输出端口。
所述空芯线圈共有5种型号，所述空芯线圈采用直径0.42mm的纯铜镀银漆包线绕制，所述外绕漆包线两端的去漆长度不长于6mm。
所述电容采用统一0505封装，每个所述空芯线圈与对应的电容设置于同一组PCB板中的焊盘，所述空芯线圈通过焊接固定于所述焊盘，对应的电容位于所述空芯线圈焊点下方并焊接固定于所述焊盘，所述空芯线圈引脚露出3.2～4.5mm。
所述LC滤波器中的仿真算法的参数及装配要求包括：
所述空芯线圈之间的互感值；
装配中实现空芯线圈的互感和实现电感之间的磁耦合；
空芯线圈之间的互感系数与各自的自感系数有联系，将两个线圈密排并缠在一起，使得两个线圈中每一个线圈所产生的磁通量对每一匝而言都相等，并且全部穿过另一个线圈的每一匝；
所述空芯线圈按照正反相间绕向装配，使本电路互感减至最小。
本发明的宽频带、高矩形系数、高抑制带通滤波器，兼顾了滤波器性能和体积，具有小封装、大带宽、低波动和高阻带抑制的优点，同时驻波和插损都较小。
实施本发明，具有如下有益效果：
为了提高该LC滤波器的矩形度，本发明采用高Q值、温漂小、稳定性高的空芯线圈取代普通电感元件，采用了0505封装的电容，从而保证了相关电学参数的稳定性。并采用的电感之间优化的磁耦合，进一步提升电感的Q值，进而提高滤波器的矩形系数等关联指标。综合优化了电感和电容安装方式，通过合理规划布局，大大减小LC滤波器的体积。
该滤波器的PCB板采用0.8mm厚度的PCB板，保证了滤波器的稳定工作。在PCB板两端通过空芯线圈与高频绝缘子连接，使输入输出以及接地信号都能完美的传入PCB和元器件中，PCB板的背面和底座完全接触，创造良好接地效果。
本发明综合考虑带宽、带外抑制、带内波动这三个参数，以这三个参数最优为设计原则设计滤波器的传递函数展开方程，并严格按照传递函数展开方程进行电容和空芯线圈参数的匹配，使得本发明滤波器具有如下优良性能。
标称频率可达到1100MHz的带宽，并且体积极小，仅为45.4mm*10mm*7mm；
带内波动小，只有0.5dB，并且通带驻波小于1.5，具有低波动和低驻波的优点；
具有低插损、宽带宽、低波动、高矩形度和高带外抑制的优点。
具体实施例：
如图1所示，包括管壳1、电容2、空芯线圈3、PCB板4和I/O引脚5，所述PCB板设置于管壳1上，所述PCB板2厚0.8mm宽7.5mm，长43mm，所述空芯线圈3，所述电容2和所述空芯线圈3均通过锡焊固定于所述PCB上；在PCB板2的两端各通过空芯线圈3与高频绝缘子相连，所述屏蔽盖通过螺钉固定于所述管壳1上，所述滤波器管壳1与屏蔽盖为黄铜材质，表面进行镀银处理，增加壳体的高频导电性能；所述空芯线圈3具有磁感系数稳定，等效直流电阻小、Q值高、温漂小、稳定性高的优点。
所述LC滤波器为8阶的LC滤波器，所述LC滤波器的椭圆形LC滤波器，所述LC滤波器的拓扑结构中共有12组由电容和空芯线圈构成的谐振回路，一组所述LC谐振回路由一个电容和一个空芯线圈构成。
根据LC滤波器的拓扑结构，所述LC滤波器的电容参数和电感参数如图2所示，所述滤波器供有12组由电容电感构成的谐振回路，为了保证各项参数，这里将所有的电感全用纯铜镀银漆包空芯线圈代替；一个焊盘焊接一组电容和空芯线圈，因此至少需要16个焊盘，如图3所示，本实施例使用17个焊盘Z1～Z16，Z17为备用焊盘。
优选的，所述PCB板金属进行镀金处理，背面全部接地，不铺阻焊，所述PCB板背面和管壳充分接触。
优选的，所述空芯线圈3共有5种型号，所述空芯线圈3满足了不同参数下的电感Q值，所述空芯线圈3共有20个。
优选的，所述LC滤波器中的仿真算法的参数包括所述空芯线圈3之间的互感值；经过测试，在本发明中空芯线圈3在一定的安装方式下，工作时的互感值为自身电感总值的3～5％。
优选的，所述空芯线圈3满足了不同参数下的电感Q值。所述空芯线圈3，采用直径0.42mm的镀银线，所述空芯线圈3外侧有绝缘漆层包裹，两端的去漆层长度不长于6mm。所述空芯线圈3引脚只露出3.2～4.5mm。
优选的，所述电容2采用统一0505封装高Q电容；所述电容2与PCB板边缘间距大于0.5mm。
如图4所示，所述滤波器:整体封装长度L1为45.4mm，上盖封装宽度W为10mm，整体封装高度H为7mm，由此可知，本发明所述滤波器所占体积是很小的。
本实施例的核心性能参数如下表所示：
| 参数 | 参数值 |
| 中心频率 | 1800MHz |
| 通带插损 | ≤2dB |
| -0.5dB带宽 | ≥1000MHz |
| 带内波动 | ≤0.5dB |
| 带外抑制度@F0-700MHz | ≥35dB |
| 带外抑制度@F0+700MHz | ≥35dB |
| 带外抑制度@F0+1800MHz | ≥60dB |
| 带外抑制度@6000MHz | ≥40dB |
| 带外抑制度@10300-13800MHz | ≥40dB |
| 带内驻波 | ≤1.5 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，包括滤波器腔体、PCB板、电容、空芯线圈、绝缘子，所述PCB板设置于腔体内，所述空芯线圈的外部套有低介电常数的绝缘漆包裹，所述电容和所述空芯线圈均通过锡焊固定于所述PCB上；
该LC滤波器为8阶的LC滤波器结构，在LC滤波器的拓扑结构中共有12组由电容和空芯线圈构成的LC谐振回路，每组LC谐振回路由一个电容和一个空芯线圈构成。
2.根据权利要求1所述的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，通过焊锡使得PCB板背面全部接地，直接与腔身相连，不铺阻焊，所述PCB板背面和底座完全接触。
3.根据权利要求1所述的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，使用高频绝缘子与电路相连，以电路结构中起始结束部分结构电路作为桥梁，作为所述LC滤波器的输入和输出端口。
4.根据权利要求1所述的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，所述空芯线圈共有5种型号，所述空芯线圈采用直径0.42mm的纯铜镀银漆包线绕制，所述外绕漆包线两端的去漆长度不长于6mm。
5.根据权利要求1所述的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，所述电容采用统一0505封装，每个所述空芯线圈与对应的电容设置于同一组PCB板中的焊盘，所述空芯线圈通过焊接固定于所述焊盘，对应的电容位于所述空芯线圈焊点下方并焊接固定于所述焊盘，所述空芯线圈引脚露出3.2～4.5mm。
6.根据权利要求1至5任一项所述的宽频带、高矩形系数、高抑制带通LC滤波器，其特征在于，所述LC滤波器中的仿真算法的参数及装配要求包括：
所述空芯线圈之间的互感值；
装配中实现空芯线圈的互感和实现电感之间的磁耦合；
空芯线圈之间的互感系数与各自的自感系数有联系，将两个线圈密排并缠在一起，使得两个线圈中每一个线圈所产生的磁通量对每一匝而言都相等，并且全部穿过另一个线圈的每一匝；
所述空芯线圈按照正反相间绕向装配，使本电路互感减至最小。
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