CN104966880A

CN104966880A - 新型结构的ltcc威尔金森功分器

Info

Publication number: CN104966880A
Application number: CN201510369569.XA
Authority: CN
Inventors: 李永帅; 杨茂雅; 戴永胜; 刘毅
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明公开了一种新型结构的LTCC威尔金森功分器，采用特定的紧凑结构和三维立体集成结构，上述结构采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明能使输入信号二等分到输出两端，具有隔离度高、插损小、输出两端口相位差小、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，适用于相应微波频段的通信、数字雷达、无线通信手持终端等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。

Description

新型结构的LTCC威尔金森功分器

技术领域

本发明涉及一种功分器，特别是一种新型结构的LTCC威尔金森功分器。

背景技术

如今无论是军用的雷达、电子探测、电子对抗等，还是民用的手机通信、电视、遥控，都需要将电子信号分配处理，这就需要用到一种重要的微波无源器件—功率分配器（功分器）。它是一种将一路信号分为两路或者多路信号的微波网络，如果将其反转使用，则是将几路信号合成一路信号的功率合成器，现在功分器已广泛应用于各种电子设备中。

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，所以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、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。

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。其具有高Q值，便于内嵌无源器件，散热性好，可靠性高，耐高温，冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小，精度高，紧密型好，损耗小的微波器件。由于LTCC技术具有三维立体集成优势，在微波频段被广泛用来制造各种微波无源元件，目前国内功分器大多采用微带和同轴的结构，使得功分器的结构尺寸做的很大，性能不能达到最佳效果，基于LTCC工艺的叠层技术，可以实现三维集成，从而使各种微型微波功分器具有尺寸小、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本等诸多优点，利用其三维集成结构特点，可以实现一种新型结构的LTCC威尔金森功分器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现体积小、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、温度性能稳定的新结构立体结构的微波功分器。

实现本发明目的的技术方案是：一种新型结构的LTCC威尔金森功分器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、输入内部接口、第一螺旋电感、第二螺旋电感、第一电容、第二电容、吸收电阻、第一输出内部接口、第二输出内部接口、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；其中，第一螺旋电感为四层，从上往下依次为第一、二、三、四层，第二螺旋电感为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层，第一电容下极板为接地端，表面贴装的50欧姆阻抗输入端口与输入内部接口一端连接，第一电容上极板、第一螺旋电感第四层、第二螺旋电感第五层均与输入内部接口另一端连接，第一电容上极板位于第一螺旋电感和第二螺旋电感的下方，吸收电阻一端与第一螺旋电感第二层连接，另一端与第二螺旋电感第三层连接，第二电容位于吸收电阻的正上方，第二电容上极板与第二螺旋电感第一层连接，下极板与第一螺旋电感第一层连接，第一螺旋电感第二层与第一输出内部接口连接，第二螺旋电感第三层与第二输出内部接口连接，第一输出电感与表面贴装的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）体积小、重量轻、可靠性高；（2）电路实现结构简单，可实现大批量生产；（3）成本低；（4）使用安装方便，可以使用全自动贴片机安装和焊接。

附图说明

图1是本发明一种新型结构的LTCC威尔金森功分器的外形及内部结构示意图。

图2是本发明一种新型结构的LTCC威尔金森功分器输出端的幅频特性曲线。

图3是本发明一种新型结构的LTCC威尔金森功分器输出两端口的相位差。

图4是本发明一种新型结构的LTCC威尔金森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，本发明一种新型结构的LTCC威尔金森功分器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、输入内部接口Bin、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、第一电容C1、第二电容C2、吸收电阻R、第一输出内部接口Bout1、第二输出内部接口Bout2、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；其中，第一螺旋电感L1为四层，从上往下依次为第一、二、三、四层，第二螺旋电感L2为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层，第一电容C1下极板为接地端，表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1与输入内部接口Bin一端连接，第一电容C1上极板、第一螺旋电感L1第四层、第二螺旋电感L2第五层均与输入内部接口Bin另一端连接，第一电容C1位于第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2的下方，吸收电阻R一端与第一螺旋电感L1第二层连接，另一端与第二螺旋电感L2第三层连接，第二电容C2位于吸收电阻R的正上方，第二电容C2上极板与第二螺旋电感L2第一层连接，下极板与第一螺旋电感L1第一层连接，第一螺旋电感L1第二层与第一输出内部接口Bout1连接，第二螺旋电感L2第三层与第二输出内部接口Bout2连接，第一输出内部接口Bout1与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口P2连接，第二输出内部接口Bout2与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口P3连接。

结合图1，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口P1、内部接口Bin、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第一输出内部接口Bout1、第二输出内部接口Bout2、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和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

一种内置吸收电阻超小型功率分配器，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。

本发明一种内置吸收电阻超小型功率分配器的尺寸仅为3.2mm×1.6mm×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1.1GHz~1.45GHz，通带内最小插入损耗为3.13dB，输入端口回波损耗均优于16.76dB，上边带抑制优于19.33dB；从图3可以看出2、3端口的相位差要小于0.5度；从图4看出隔离度均优与15.48dB,上边带隔离度优于19..1dB。

Claims

1.一种新型结构的LTCC威尔金森功分器，其特征在于：包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）、输入内部接口（Bin）、第一螺旋电感（L1）、第二螺旋电感（L2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、吸收电阻（R）、第一输出内部接口（Bout1）、第二输出内部接口（Bout2）、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）；其中，第一螺旋电感（L1）为四层，从上往下依次为第一、二、三、四层，第二螺旋电感（L2）为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层，第一电容（C1）下极板为接地端，表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）与输入内部接口（Bin）一端连接，第一电容（C1）上极板、第一螺旋电感（L1）第四层、第二螺旋电感（L2）第五层均与输入内部接口（Bin）另一端连接，第一电容（C1）上极板位于第一螺旋电感（L1）和第二螺旋电感（L2）的下方，吸收电阻（R）一端与第一螺旋电感（L1）第二层连接，另一端与第二螺旋电感（L2）第三层连接，第二电容（C2）位于吸收电阻（R）的正上方，第二电容（C2）上极板与第二螺旋电感（L2）第一层连接，下极板与第一螺旋电感（L1）第一层连接，第一螺旋电感（L1）第二层与第一输出内部接口（Bout1）连接，第二螺旋电感（L2）第三层与第一输出内部接口（Bout1）连接，第一输出内部接口（Bout1）与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口（P2）连接，第二输出内部接口（Bout2）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所述的新型结构的LTCC威尔金森功分器，其特征在于：表面贴装的50欧姆阻抗输入端口（P1）、输入内部接口（Bin）、第一螺旋电感（L1）、第二螺旋电感（L2）、第一电容(C1)、第二电容（C2）、第一输出内部接口（Bout1）、第二输出内部接口（Bout2）、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）和接地端均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

3. 根据权利要求1或2所述的新型结构的LTCC威尔金森功分器，其特征在于：输入端口（P1）通过输入内部接口（Bin）与接地电容（C1）、第一螺旋电感（L1）、第二螺旋电感（L2）连接，第一输出端口（P2）通过第一输出内部接口（Bout1）与第一螺旋电感（L1）连接，第二输出端口（P3）通过第二输出内部接口（Bout2）与第二螺旋电感（L2）连接。