CN105762446A - 一种k波段开口环形带状线结构的双工器 - Google Patents

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戴永胜
陈相治
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戴永胜
陈相治
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Abstract

本发明公开了一种K波段开口环形带状线结构的双工器，涉及一种双工器，包括八个开口环形带状线，本发明具有发射频率和接收频率相互隔离、插损小、隔离度高、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K频段的通信、卫星通信等对体积、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

一种K波段开口环形带状线结构的双工器
技术领域
本发明涉及一种双工器，特别是一种K波段开口环形带状线结构的双工器。
背景技术
近年来，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，对微波滤波器的性能、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，双工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、阻带频率范围、隔离度、通带插入损耗、阻带衰减、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，实现无源元件的高度集成。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滤波器具有尺寸小、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，可以实现由K波段开口环形带状线结构的双工器。
发明内容
本发明的目的是提供一种K波段开口环形带状线结构的双工器，采用LTCC技术，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双工器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种K波段开口环形带状线结构的双工器，包括输入端口P1、第一输入电感Lin1、第二输入电感Lin2、第一级开口环形带状线U1、第二级开口环形带状线U2、第三级开口环形带状线U3、第四级开口环形带状线U4、第五级开口环形带状线U5、第六级开口环形带状线U6、第七级开口环形带状线U7、第八级开口环形带状线U8、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第一金属柱R1、第二金属柱R2和第三金属柱R3，输入端口P1与第一输出端口P2为上下间隔设置，所述第一输出端口P2与第二输出端口P3为左右间隔设置，第一输入电感Lin1和第二输入电感Lin2设于输入端口P1的下方，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2为左右间隔设置，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2均通过第一金属柱R1连接输入端口P1；
第一级开口环形带状线U1与第一输入电感Lin1连接，所述第一级开口环形带状线U1的开口方向向下，所述第一级开口环形带状线U1的下方间隔设有第四级开口环形带状线U4，第四级开口环形带状线U4的开口方向与所述第一级开口环形带状线U1的开口方向相对，第四级开口环形带状线U4与第一输出电感Lout1连接，所述第一级开口环形带状线U1的左边间隔设有第二级开口环形带状线U2，第二级开口环形带状线U2的开口方向向上，第二级开口环形带状线U2的下方间隔设有第三级开口环形带状线U3，第三级开口环形带状线U3的开口方向与所述第二级开口环形带状线U2的开口方向相背；
第五级开口环形带状线U5与第二输入电感Lin2连接，所述第五级开口环形带状线U5的开口方向向下，所述第五级开口环形带状线U5的下方间隔设有第八级开口环形带状线U8，第八级开口环形带状线U8的开口方向与所述第五级开口环形带状线U5的开口方向相对，第八级开口环形带状线U8与第二输出电感Lout2连接，所述第五级开口环形带状线U5的右边间隔设有第六级开口环形带状线U6，第六级开口环形带状线U6的开口方向向上，第六级开口环形带状线U6的下方间隔设有第七级开口环形带状线U7，第七级开口环形带状线U7的开口方向与所述第六级开口环形带状线U6的开口方向相背；
第一输出电感Lout1通过第二金属柱R2与第一输出端口P2连接，第二输出电感Lout2通过第三金属柱R3与第二输出端口P3连接。
所述输入端口P1、第一输出端口P2和第二输出端口P3均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口。
所述一种K波段开口环形带状线结构的双工器由多层低温共烧陶瓷工艺制成。
本发明所述的一种K波段开口环形带状线结构的双工器，采用LTCC技术，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双工器；本发明具有发射频率和接收频率相互隔离、插损小、隔离度高、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K频段的通信、卫星通信等对体积、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。
附图说明
图1是本发明一种K波段开口环形带状线结构的双工器的外形及内部结构示意图；
图2是本发明一种K波段开口环形带状线结构的双工器输出端的幅频特性曲线；
图3是本发明一种K波段开口环形带状线结构的双工器输入输出端口的驻波特性曲线。
具体实施方式
如图1所示的一种K波段开口环形带状线结构的双工器，包括输入端口P1、第一输入电感Lin1、第二输入电感Lin2、第一级开口环形带状线U1、第二级开口环形带状线U2、第三级开口环形带状线U3、第四级开口环形带状线U4、第五级开口环形带状线U5、第六级开口环形带状线U6、第七级开口环形带状线U7、第八级开口环形带状线U8、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第一金属柱R1、第二金属柱R2和第三金属柱R3，输入端口P1与第一输出端口P2为上下间隔设置，所述第一输出端口P2与第二输出端口P3为左右间隔设置，第一输入电感Lin1和第二输入电感Lin2设于输入端口P1的下方，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2为左右间隔设置，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2均通过第一金属柱R1连接输入端口P1；
第一级开口环形带状线U1与第一输入电感Lin1连接，所述第一级开口环形带状线U1的开口方向向下，所述第一级开口环形带状线U1的下方间隔设有第四级开口环形带状线U4，第四级开口环形带状线U4的开口方向与所述第一级开口环形带状线U1的开口方向相对，第四级开口环形带状线U4与第一输出电感Lout1连接，所述第一级开口环形带状线U1的左边间隔设有第二级开口环形带状线U2，第二级开口环形带状线U2的开口方向向上，第二级开口环形带状线U2的下方间隔设有第三级开口环形带状线U3，第三级开口环形带状线U3的开口方向与所述第二级开口环形带状线U2的开口方向相背；
第五级开口环形带状线U5与第二输入电感Lin2连接，所述第五级开口环形带状线U5的开口方向向下，所述第五级开口环形带状线U5的下方间隔设有第八级开口环形带状线U8，第八级开口环形带状线U8的开口方向与所述第五级开口环形带状线U5的开口方向相对，第八级开口环形带状线U8与第二输出电感Lout2连接，所述第五级开口环形带状线U5的右边间隔设有第六级开口环形带状线U6，第六级开口环形带状线U6的开口方向向上，第六级开口环形带状线U6的下方间隔设有第七级开口环形带状线U7，第七级开口环形带状线U7的开口方向与所述第六级开口环形带状线U6的开口方向相背；
第一输出电感Lout1通过第二金属柱R2与第一输出端口P2连接，第二输出电感Lout2通过第三金属柱R3与第二输出端口P3连接。
所述输入端口P1、第一输出端口P2和第二输出端口P3均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口。
所述一种K波段开口环形带状线结构的双工器由多层低温共烧陶瓷工艺制成。
本发明所述的一种K波段开口环形带状线结构的双工器，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K波段开口环形带状线结构的双工器的尺寸仅为7.52mm×5.02mm×0.47mm，如图2和图3所示，本发明通带中心频率分别为19.8GHz和23.5GHz，输入输出端口驻波比优于1.7。

Claims (3)

1.一种K波段开口环形带状线结构的双工器，其特征在于：包括输入端口P1、第一输入电感Lin1、第二输入电感Lin2、第一级开口环形带状线U1、第二级开口环形带状线U2、第三级开口环形带状线U3、第四级开口环形带状线U4、第五级开口环形带状线U5、第六级开口环形带状线U6、第七级开口环形带状线U7、第八级开口环形带状线U8、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第一金属柱R1、第二金属柱R2和第三金属柱R3，输入端口P1与第一输出端口P2为上下间隔设置，所述第一输出端口P2与第二输出端口P3为左右间隔设置，第一输入电感Lin1和第二输入电感Lin2设于输入端口P1的下方，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2为左右间隔设置，所述第一输入电感Lin1和所述第二输入电感Lin2均通过第一金属柱R1连接输入端口P1；
第一级开口环形带状线U1与第一输入电感Lin1连接，所述第一级开口环形带状线U1的开口方向向下，所述第一级开口环形带状线U1的下方间隔设有第四级开口环形带状线U4，第四级开口环形带状线U4的开口方向与所述第一级开口环形带状线U1的开口方向相对，第四级开口环形带状线U4与第一输出电感Lout1连接，所述第一级开口环形带状线U1的左边间隔设有第二级开口环形带状线U2，第二级开口环形带状线U2的开口方向向上，第二级开口环形带状线U2的下方间隔设有第三级开口环形带状线U3，第三级开口环形带状线U3的开口方向与所述第二级开口环形带状线U2的开口方向相背；
第五级开口环形带状线U5与第二输入电感Lin2连接，所述第五级开口环形带状线U5的开口方向向下，所述第五级开口环形带状线U5的下方间隔设有第八级开口环形带状线U8，第八级开口环形带状线U8的开口方向与所述第五级开口环形带状线U5的开口方向相对，第八级开口环形带状线U8与第二输出电感Lout2连接，所述第五级开口环形带状线U5的右边间隔设有第六级开口环形带状线U6，第六级开口环形带状线U6的开口方向向上，第六级开口环形带状线U6的下方间隔设有第七级开口环形带状线U7，第七级开口环形带状线U7的开口方向与所述第六级开口环形带状线U6的开口方向相背；
第一输出电感Lout1通过第二金属柱R2与第一输出端口P2连接，第二输出电感Lout2通过第三金属柱R3与第二输出端口P3连接。
2.如权利要求1所述的一种K波段开口环形带状线结构的双工器，其特征在于：所述输入端口P1、第一输出端口P2和第二输出端口P3均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口。
3.如权利要求1所述的一种K波段开口环形带状线结构的双工器，其特征在于：所述一种K波段开口环形带状线结构的双工器由多层低温共烧陶瓷工艺制成。
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