CN104362997A - LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器 - Google Patents

LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、输入电感、第一螺旋电感、第二螺旋电感、接地电容、并联电容、垂直二端口、第一平行二端口、第二平行二端口、内置吸收钽电阻、第一输出电感、第二输出电感、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口以及接地板。本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成，具有使用简易方便、体积小、隔离度高、插损小、输出两端口相位差小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能好、成本低、可大批量生产等优点。

Description

LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器
技术领域
本发明涉及一种功分器，特别是一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器。
背景技术
随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对功分器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，现在的使用频段已经相当拥挤，卫星通信等尖端设备向着毫米波波段发展，所以微波毫米波波段功分器已经成为该波段接收和发射支路中的关键电子部件，描述这种部件性能的主要指标有：通带工作频率范围、通带插入损耗、输出端口相位差、隔离度、通带输入/输出电压驻波比、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。
现有技术中，功分器结构大多采用微带和同轴结构，生产出来的产品体积较大，成本高，重量大，并且在使用时需要在其隔离端外接一个匹配的吸收电阻，使用起来不够方便，满足不了当代通信小型化的设计要求。
低温共烧陶瓷是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能模块。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计多样性和灵活性及高频性能等方面都显现出众多优点，已成为无源集成的主流技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现隔离度高、插损小、输出两端口相位差小、体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器。
实现本发明目的的技术方案是：一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、输入电感、第一螺旋电感、第二螺旋电感、接地电容、并联电容、垂直二端口、第一平行二端口、第二平行二端口、内置吸收钽电阻、第一输出电感、第二输出电感、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口以及接地板；其中，第一螺旋电感和第二螺旋电感均为四层，由下往上依次为第一层至第四层，第一螺旋电感和第二螺旋电感每层均在同一平面；
垂直二端口由水平板与垂直端垂直构成，水平板与输入电感、第一螺旋电感的第一层、第二螺旋电感的第一层在同一平面；第一平行二端口由第一上平行板和第一下平行板平行构成，第二平行二端口由第二上平行板、第二下平行板以及设置在第二上平行板和第二下平行板中间的一层板平行构成；
输入端口与输入电感的一端连接，输入电感的另一端与垂直二端口的水平板连接，水平板的两侧分别与第一螺旋电感第一层的端口和第二螺旋电感第一层的端口相连接，垂直二端口的垂直端与接地电容的一端连接，接地电容的另一端与接地板相连，接地电容平行置于第一螺旋电感和第二螺旋电感的下方；第一平行二端口的第一上平行板与并联电容的下底板连接，并联电容的上顶板与第二平行二端口的第二上平行板连接，第一平行二端口的第一下平行板与吸收钽电阻的一端连接，吸收钽电阻的另一端与第二平行二端口的第二下平行板连接，第二平行二端口的中间一层板与第二螺旋电感第四层的端口相连；
第一输出电感的一端与第二平行二端口的第二下平行板连接，第一输出电感的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口连接；第二输出电感的一端与第一平行二端口的第一下平行板连接，第二输出电感的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口连接。
与现有技术相比，由于本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成，所带来的显著优点是：(1)隔离度高、插损小、输出两端口相位差小；(2)配有内置电阻，大大方便了用户使用，无需再外接电阻；(3)体积小、重量轻、可靠性高；(4)使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接；(5)成本低、电路实现结构简单，可实现大批量生产。
附图说明
图1是本发明一实施方式的LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器的结构示意图。
图2是图1实施例LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器输出端的幅频特性曲线。
图3是图1实施例LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器输出两端口的相位差。
图4是图1实施例LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器输出两端口的隔离度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、接地电容C1、并联电容C2、垂直二端口W1、第一平行二端口W2、第二平行二端口W3、内置吸收钽电阻R、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P3以及接地板GND；其中：
第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2均为四层，由下往上依次为第一层至第四层，第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2每层均在同一平面；
垂直二端口W1由水平板与垂直端垂直构成，水平板与输入电感Lin、第一螺旋电感L1的第一层、第二螺旋电感L2的第一层在同一平面；第一平行二端口W2由第一上平行板和第一下平行板平行构成，第二平行二端口W3由第二上平行板、第二下平行板以及设置在第二上平行板和第二下平行板中间的一层板平行构成；第一上平行板与第一螺旋电感L1的第四层、并联电容C2的下底板在同一平面，第一下平行板与吸收电阻R、第二平行二端口W3的第二下平行板、第一输出电感Lout1和第二输出电感Lout2在同一平面；第二上平行板与并联电容C2的上顶板在同一平面；
输入端口P1与输入电感Lin的一端连接，输入电感Lin的另一端与垂直二端口W1的水平板连接，水平板的两侧分别与第一螺旋电感L1第一层的端口和第二螺旋电感L2第一层的端口相连接，垂直二端口W1的垂直端与接地电容C1的一端连接，接地电容C1的另一端与接地板GND相连，接地电容C1平行置于第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2的下方；第一平行二端口W2的第一上平行板与并联电容C2的下底板连接，并联电容C2的上顶板与第二平行二端口W3的第二上平行板连接，第一平行二端口W2的第一下平行板与吸收钽电阻R的一端连接，吸收钽电阻R的另一端与第二平行二端口W3的第二下平行板连接，第二平行二端口W3的中间一层板与第二螺旋电感第四层的端口相连；
第一输出电感Lout1的一端与第二平行二端口W3的第二下平行板连接，第一输出电感Lout1的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2连接；第二输出电感Lout2的一端与第一平行二端口W2的第一下平行板连接，第二输出电感Lout2的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P3连接。
表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入电感Lin、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、接地电容(C1)、并联电容C2、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P3和接地板均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成，所以具有非常高的可靠性和温度稳定性，由于结构采用三维立体集成和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，从而使体积大幅减小。
本发明LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器的尺寸仅为3.2mm1.6mm×0.9mm，其性能可从图2、图3、图4看出，从图2可以看出通带带宽1.6GHz～2.0GHz，通带内最小插入损耗为3.16dB，输入端口回波损耗均优于18.4dB，上边带抑制优于20dB；从图3可以看出2、3端口的相位差要小于2度；从图4看出隔离度均优与17.1dB，上边带隔离度优于21.2dB，隔离度高、插损小、输出两端口相位差小，由于在功分器中加入内置电阻，使用时无需再外接电阻，方便用户使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、输入电感(Lin)、第一螺旋电感(L1)、第二螺旋电感(L2)、接地电容(C1)、并联电容(C2)、垂直二端口(W1)、第一平行二端口(W2)、第二平行二端口(W3)、内置吸收钽电阻(R)、第一输出电感(Lout1)、第二输出电感(Lout2)、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口(P2)、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口(P3)以及接地板(GND)；其中，第一螺旋电感(L1)和第二螺旋电感(L2)均为四层，由下往上依次为第一层至第四层，第一螺旋电感(L1)和第二螺旋电感(L2)每层均在同一平面；
垂直二端口(W1)由水平板与垂直端垂直构成，水平板与输入电感(Lin)、第一螺旋电感(L1)的第一层、第二螺旋电感(L2)的第一层在同一平面；第一平行二端口(W2)由第一上平行板和第一下平行板平行构成，第二平行二端口(W3)由第二上平行板、第二下平行板以及设置在第二上平行板和第二下平行板中间的一层板平行构成；
输入端口(P1)与输入电感(Lin)的一端连接，输入电感(Lin)的另一端与垂直二端口(W1)的水平板连接，水平板的两侧分别与第一螺旋电感(L1)第一层的端口和第二螺旋电感(L2)第一层的端口相连接，垂直二端口(W1)的垂直端与接地电容(C1)的一端连接，接地电容(C1)的另一端与接地板(GND)相连，接地电容(C1)平行置于第一螺旋电感(L1)和第二螺旋电感(L2)的下方；第一平行二端口(W2)的第一上平行板与并联电容(C2)的下底板连接，并联电容(C2)的上顶板与第二平行二端口(W3)的第二上平行板连接，第一平行二端口(W2)的第一下平行板与吸收钽电阻(R)的一端连接，吸收电阻(R)的另一端与第二平行二端口(W3)的第二下平行板连接，第二平行二端口(W3)的中间一层板与第二螺旋电感第四层的端口相连；
第一输出电感(Lout1)的一端与第二平行二端口(W3)的第二下平行板连接，第一输出电感(Lout1)的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口(P2)连接；第二输出电感(Lout2)的一端与第一平行二端口(W2)的第一下平行板连接，第二输出电感(Lout2)的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口(P3)连接。
2.根据权利要求1所述的LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，其特征在于：所述第一平行二端口(W2)的第一上平行板与第一螺旋电感(L1)的第四层、并联电容(C2)的下底板在同一平面，第一下平行板与吸收钽电阻(R)、第二平行二端口(W3)的第二下平行板、第一输出电感(Lout1)和第二输出电感(Lout2)在同一平面；第二上平行板与并联电容(C2)的上顶板在同一平面。
3.根据权利要求1或2所述的LTCC微型内置电阻1.8GHz功分器，其特征在于：表面贴装的50欧姆阻抗输入端口(P1)、输入电感(Lin)、第一螺旋电感(L1)、第二螺旋电感(L2)、接地电容(C1)、并联电容(C2)、第一输出电感(Lout1)、第二输出电感(Lout2)、表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口(P2)、表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口(P3)和接地板均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
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