СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2015 а б а б Унифицированные полосовые LC-фильтры, выполненные по интегральной технологии В статье рассмотрены вопросы реализации многослойных интегральных LC-фильтров на основе низкотемпературной керамики с унифицированными габаритными размерами. Приведены схемные решения, пригодные для реализации таких фильтров. Представлены графики амплитудно-частотных характеристик и конструкции разработанных фильтров. Денис Борейко, Татьяна Хроленко, Андрей Яковлев (г. Омск) Основными тенденциями разви- тия компонентной базы, в том числе устройств частотной селекции сигна- лов, являются улучшение их электриче- ских и эксплуатационных параметров, повышение технологичности и унифи- кации габаритных размеров. Поэто- му и в нашей стране, и за рубежом всё большее распространение получают интегральные фильтры, выполненные по технологии низкотемпературной керамики (LTCC) на базе трёхмерных структур со встроенными компонента- ми, обладающими высокой избиратель- ностью и надёжностью, а также малыми потерями в полосе пропускания и габа- ритами. Подобные фильтры, как прави- ло, находят применение в диапазо- не частот свыше 1000 МГц. При этом, в зависимости от предъявляемых тре- бований, встроенные элементы могут быть выполнены с сосредоточенными, квазисосредоточенными или распреде- лёнными параметрами [1]. В наиболь- шей степени для унификации подхо- дят интегральные фильтры на распре- делённых элементах, позволяющие за счёт выбора типа резонаторов и свя- зей между ними реализовывать в одних и тех же габаритных размерах мини- атюрные устройства частотной селек- ции сигналов в широком диапазоне частот. Так, например, компаниями Mini Circuits, Murata, Syfer и некоторы- ми другими выпускаются выполнен- ные по технологии LTCC интеграль- ные фильтры на частоты до 8000 МГц с размерами 3,2 × 1,6 × 1,0 мм. Интегральные фильтры на сосредо- точенных элементах позволяют рас- ширить нижнюю границу диапазона рабочих частот, избежать паразитных полос пропускания на кратных часто- тах и в ряде случаев упростить реали- зацию заданных частотных характе- ристик. Однако их миниатюризация и унификация габаритных размеров представляют собой более трудную задачу. Это обусловлено технологи- ческими особенностями низкотемпе- ратурной керамики, в частности невы- сокой диэлектрической проницаемо- стью и ограниченной номенклатурой толщины керамических листов, не позволяющих реализовать миниатюр- ные конденсаторы большой ёмкости. Кроме того, реализация интеграль- ных LC-фильтров возможна с ограни- ченным числом схемотехнических решений [1, 2]. Как было показано в диссертации Т.С. Хроленко [2], наиболее подходящи- ми для создания миниатюрных инте- гральных полосовых LC-фильтров явля- ются схемы, удовлетворяющие следую- щим критериям: ● ёмкости должны быть заземлены (включены в поперечные ветви); ● незаземлённые ёмкости должны быть включены между заземлённы- ми ёмкостями (то есть в продольные ветви); ● катушки индуктивности могут быть заземлёнными или незаземлёнными; ● номиналы элементов схемы долж- ны лежать в пределах 0,5–200 нГн для катушек индуктивности и 0,05– 200 пФ для конденсаторов. Из всего разнообразия схем фильт- ров в наибольшей степени этим тре- бованиям соответствует топология на основе параллельных контуров и топология, преобразованная на последовательных контурах с ёмкост- ной связью (см. рис. 1а и 1б соот- ветственно). Расчёт элементов этих схем может быть проведён на осно- ве известных методик, изложенных, например, в Справочнике по расчё- ту фильтров [3]. Как показали исследования Т.С. Хро- ленко [2], использование стековых Рис. 1. Схемы интегральных полосовых LC-фильтров Рис. 2. Возможные варианты конструкций стековых: а – катушки индуктивности; б – конденсатора © СТА-ПРЕСС