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用于射頻設計的LTCC濾波器和電容器元件選擇
用于射頻設計的LTCC濾波器和電容器元件選擇
早在第一批智能手機出現之前，集成就開始成為嵌入式世界的主要趨勢，但即使是高度集成的系統也需要分立器件和外部無源器件才能正常工作。如果您需要為RF信號鏈設計過濾級或抑制不需要的頻帶中的不需要的接收，您可以選擇使用分立器件或使用集成解決方案。在低頻下使用分立器件進行設計很好，但這些電路最終會變得很長，即使在設計過程中使用了盡可能小的組件占位面積。
進入低溫共燒陶瓷(LTCC)組件和混合電路。LTCC濾波器電路是屏蔽的替代方案，用于抑制不需要的頻帶中的接收。當需要濾波時，它們也是一種簡單的解決方案，提供等效的高階低通、帶通和高通濾波，在阻帶中具有高衰減。如果您想使用LTCC提供高帶外衰減并減小系統尺寸，請遵循這些指南。
選擇LTCC濾波器
選擇LTCC濾波器的主要原因是其無需外部無源器件即可用作阻抗匹配濾波器元件。這些組件的制造過程支持將多個電路元件集成到一個小型封裝中，并在所需頻段內具有精確設計的插入/回波損耗。這些產品采用單片陶瓷結構制造，采用標準堅固、薄型SMD封裝。
這些組件將多個電路集成到陶瓷基板上的單個多層結構中。陶瓷基板又具有較高的Dk值（可高達10）。這些電路可以包括有源或無源電路元件。雖然這些組件的主要應用是射頻設備，但其他潛在應用包括傳感、MEMS 和其他模擬應用。
插入和回波損耗
選擇LTCC濾波器時，最重要的規格是插入損耗和回波損耗頻譜。這些頻譜顯示在圖表中，并且與傳輸線和其他電路具有相同的含義。高質量的LTCC濾波器電路在通帶內的插入損耗應小于1-2 dB，回波損耗應優于約-20 dB。
顯然，理想濾波器應具有負無窮大回波損耗和0 dB插入損耗，因此1 dB插入損耗值會限制有用的互連長度。然而，這應該說明使用LTCC濾波器的優勢。通過LTCC布線，您可以通過將分立器件整合到單個混合電路中來減少總互連長度。這可以減少射頻信號的總損耗，特別是在非常高的頻率下。
其他重要規格
LTCC帶通濾波器通常設計為適應特定的協議或頻段，產品資料通常會說明預期的頻段。這可以幫助您開始比較LTCC濾波器組件的規格。對于寬帶濾波，只要插入損耗和回波損耗不太大，LTCC濾波器就可以適應一系列頻段。
選擇LTCC濾波器所涉及的其他重要規范包括：
頻率范圍。一些組件數據表將僅說明上限和/或下限截止頻率來定義通帶。對于帶通濾波器電路，有時使用較低的截止頻率和3 dB帶寬來指定頻率范圍。
阻抗匹配。由于LTCC濾波器設計用于PCB上的RF電路，它們的輸入和輸出阻抗通常匹配為50歐姆。
阻帶衰減。這是傳達插入損耗頻譜的另一種方式。這有時只會顯示更廣泛頻率范圍內的插入損耗數據。
產品匹配。一些LTCC濾波器組件經過專門設計，可與特定的連接器或其他組件相匹配。
包裝尺寸。為RF應用設計的LTCC濾波器可以具有1206（英制）或更小的SMD封裝尺寸。這使它們的占位面積與典型的SMD電容器相同。
額定功率。如果您需要一個用于射頻功率放大器的LTCC濾波器，請注意您的額定功率。這些組件的額定功率高于同一封裝中的分立器件，但額定功率仍應高于射頻信號的所需功率。
將LTCC濾波器推入毫米波設計
LTCC濾波器組件在支持常見頻段（Wifi 和藍牙）中的RF設計以及確保ISM頻段中的高精度接收和帶外抑制方面有著成功的記錄。對于較新的毫米波設計，公司正在開發專門用于支持更高頻率的LTCC電容器和濾波器電路。推動這些頻率的主要動力是5G的推出和對超緊湊型高頻濾波器電路的需求。
傳統的毫米波濾波器通常設計為直接在PCB上的無源元件，通過使用具有弱寄生效應的 SMD分立器件，或利用波導中的截止頻率。盡管許多用于移動/物聯網設備的 SoC 和 CPU 高度集成，但仍需要工作頻率高達40 GHz的SMD濾波器電路。LTCC濾波器電路可以提供遠遠超過6 GHz的解決方案，一些組件很快就會以小封裝尺寸（例如，1206英制）提供。
除了LTCC濾波器和其他組件之外，RF設計人員還需要一系列用于移動系統、邊緣系統、基站和其他缺乏集成組件的獨特設備的組件。一些組件要求包括：
射頻功率放大器
天線開關
射頻收發器
波束成形IC