LTCC 滤波器和电容器元件选择用于 RF 设计

已创建：June 14, 2022
已更新：July 1, 2024

集成在嵌入式世界成为主要趋势早在第一代智能手机之前，但即便是高度集成的系统也需要离散元件和外部无源元件才能正常工作。如果你需要为射频信号链设计过滤阶段或抑制不希望的频段中的不必要接收，你的选择是使用离散元件或使用集成解决方案。在低频下使用离散元件设计是可行的，但这些电路最终会变得电气长度很长，即使在设计时使用了尽可能小的元件封装。

引入低温共烧陶瓷（LTCC）元件和混合电路。LTCC滤波电路是一种用于抑制不希望的频段中接收的屏蔽替代方案。当需要过滤时，它们也是一个简单的解决方案，提供等效的高阶低通、带通和高通过滤，以及在阻带中的高衰减。如果你想使用LTCC提供高带外衰减和减小系统尺寸，请遵循这些指南。

选择LTCC滤波器

选择LTCC滤波器的主要原因是其作为一个阻抗匹配的滤波元件的功能，无需外部无源元件。这些组件的制造过程支持将多个电路元素集成到一个小封装中，具有精确工程化的所需频段中的插入/回波损耗。这些产品作为单片陶瓷结构制造，具有标准的坚固、低调的SMD封装。

这些组件将多个电路集成到陶瓷基板上的单一多层结构中。反过来，陶瓷基板具有高Dk值（可达到10）。这些电路可以包括主动或被动电路元件。虽然这些组件的主要应用是射频设备，但其他潜在应用包括传感、MEMS和其他模拟应用。

插入损耗和回波损耗

选择LTCC滤波器时，最重要的规格是插入损耗和回波损耗谱。这些谱线以图表形式显示，其含义与传输线和其他电路中的含义相同。高质量的LTCC滤波电路在通带内的插入损耗应小于1-2 dB，回波损耗应优于大约-20 dB。

显然，理想的滤波器应该具有负无穷的回波损耗和0 dB的插入损耗，因此1 dB的插入损耗值可能会限制有用的互连长度。然而，这应该说明使用LTCC滤波器的优势。通过通过LTCC路由，你可以通过将离散元件整合到单一的混合电路中，减少总的互连长度。这可能会减少你的射频信号看到的总损失，特别是在非常高的频率下。

其他重要规格

LTCC带通滤波器通常设计用于适应特定协议或频段，产品文献通常会说明预期的频段。这可以帮助您开始比较LTCC滤波器组件的规格。对于宽带过滤，只要插入损耗和回波损耗不是太大，LTCC滤波器可以适应一系列频段。选择LTCC滤波器时涉及的其他重要规格包括：

频率范围。一些组件数据表只会说明上限和/或下限截止频率来定义通带。对于带通滤波器电路，有时会使用下限截止和3 dB带宽来指定频率范围。
阻抗匹配。由于LTCC滤波器设计用于PCB上的RF电路，它们通常在输入和输出处与50欧姆阻抗匹配。
阻带衰减。这是另一种传达插入损耗谱的方式。有时这将仅显示在更广泛的频率范围内的插入损耗数据。
产品匹配。一些LTCC滤波器组件专门设计用于与特定连接器或其他组件匹配。一个例子是Johanson 0900FM15D0039E，它旨在为一些Semtech收发器提供过滤和阻抗匹配。
封装大小。用于RF应用的LTCC滤波器可以有1206（英制）或更小的SMD封装大小。这使它们与典型的SMD电容器具有相同的占地面积。
功率额定值。如果您需要用于RF功率放大器的LTCC滤波器，请注意您的功率额定值。这些组件的功率额定值高于同一封装中的离散组件，但功率额定值仍应高于您的RF信号所需的功率。

2个LTCC滤波器示例

作为市场上可找到的示例，请看Taoglas LLP.5875.Y.A.30。这个低通滤波器设计用于5.8 GHz的Wifi频率，具有低通带波纹和高衰减。在通带中，插入损耗仅为~0.6 dB，最大变化为0.5 dB，对于1.25 mm长的组件来说是不错的。

另一个选项是Johanson 5400HP05A0950T高通滤波器。这个组件也针对Wifi 5.8 GHz频率；它的插入损耗较高，约为~1.5 dB，但它在~4.9 GHz以下的带外衰减更高（最小-30 dB）。这个组件非常适合无线设备中低频信号的拒绝，如智能家居设备和可穿戴设备。

将LTCC滤波器推向毫米波设计

LTCC滤波器组件在支持常见频段（Wifi和蓝牙）的RF设计中拥有成功的记录，同时也确保了ISM频段中高精度接收和带外抑制。对于新的毫米波设计，公司正在开发专门支持更高频率的LTCC电容器和滤波电路。推动这些频率的主要是5G推出和对超紧凑高频滤波电路的需求。传统的毫米波滤波器通常设计为PCB上的被动元件，通过使用具有弱寄生效应的SMD离散元件，或利用波导中的截止频率。尽管许多用于移动/IoT设备的SoCs和CPUs高度集成，但仍然需要能够操作至40 GHz的SMD滤波电路。LTCC滤波电路可以提供远超6 GHz的解决方案，一些组件很快将以小封装尺寸（例如，1206英制）提供。除了LTCC滤波器和其他组件外，RF设计师还需要一系列组件，用于移动系统、边缘系统、基站和其他缺乏集成组件的独特设备。一些组件需求包括：

市场上有许多LTCC滤波器选项，新的LTCC电路正在开发中以实现商业化。当您使用Octopart的高级搜索和过滤功能时，您可以跟上所有最新的组件开发。当您使用Octopart的电子元件搜索引擎时，您将能够访问当前的分销商定价数据、零件库存和零件规格，所有这些都在用户友好的界面中免费提供。查看我们的被动组件页面以找到您需要的组件。通过订阅我们的新闻通讯，随时了解我们的最新文章。