CN106207366B - 一种基于c环缺陷地结构的ltcc小型化功率增益均衡器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，包括由上及下依次层叠的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层以及第三金属层；第一介质层对称设有两个金属化通孔，第二金属层包括第一阻抗谐振器微带、第二阻抗谐振器微带、第一电阻、第二电阻，其中第一电阻与第一金属化通孔和第一阻抗谐振器微带构成串联结构，第二电阻与第二金属化通孔和第二阻抗谐振器微带构成串联结构，第三金属层上对称设有第一C环缺陷地开槽和第二C环缺陷地开槽。该均衡器具有体积小，均衡量大，插损小的优点，适用于调节工作在微波频段的高功率源的增益平坦度。

Description

一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器
技术领域
本发明属于微波毫米波功率器件技术领域，尤其涉及一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器。
背景技术
增益均衡器是用于校正幅度畸变的网络，通常与行波管的配套使用，解决其幅度失真问题，是功率驱动模块中的关键技术。均衡器按传输线形式主要分为：微带型，波导型和同轴型三种。三种类型的增益均衡器的基本原理是相同的，都是由传输线主线和连接在传输线主线的若干个谐振吸收单元构成。传输线主线两端作为输入、输出端口，谐振吸收单元用来选择吸收特定频率及其附近的能量，吸收能量的机构可以是吸波材料或者是电阻。通过调整谐振单元结构尺寸改变谐振频率，调整吸收机构的结构、位置改变吸收量大小，从而得到均衡器所需要的均衡曲线。
基于微带线结构的增益均衡器由于其自身优势适用于大多数场合，已经被广泛的应用，被越来越多的学者学习和研究。小型化是微带形式非常重要的特性，对于功能相同的模块，体积小、方便、灵活对军用和民用无线电系统都有着积极而重要的意义。
LTCC(低温共烧陶瓷)技术是MCM(多芯片组件)中的一类多层布线基板技术，是1982年由休斯公司开发的新型材料技术。该技术使元器件间互连线变短，既缩小了封装尺寸，提高了组装密度，也解决了串扰噪声，杂散电感、杂散电容耦合以及电磁场辐射等问题。将无源器件埋置在LTCC多层互连布线基板中并通过通孔互连，可以减少寄生参量，有利于增加系统的带宽和性能。
随着新一代微波功率模块小型化、高集成度的需求，均衡器的小型化设计显得尤为重要。目前常用的均衡器为微带型均衡器，由于低频段所用基片介电常数较低，使得低频段微带均衡器的尺寸普遍偏大。缺陷地结构可以实现均衡器尺寸的减小，而LTCC技术的多层布线结构也能够缩小均衡器尺寸，将二者结合起来可以大幅度地缩减均衡器尺寸。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，该均衡器不仅减小了均衡器结构尺寸，而且增加了均衡器设计的自由度，具有改善驻波的优点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，包括由上及下依次层叠的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层以及第三金属层；
所述第一介质层对称设有第一金属化通孔和第二金属化通孔，所述第二金属层包括第一阶梯阻抗谐振器微带、第二阶梯阻抗谐振器微带、第一电阻、第二电阻，其中第一电阻与第一金属化通孔和第一阶梯阻抗谐振器微带构成串联结构，第二电阻与第二金属化通孔和第二阶梯阻抗谐振器微带构成串联结构，所述第三金属层上对称设有第一C环缺陷地开槽和第二C环缺陷地开槽，所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层使用LTCC工艺印制于介质层的表面。
优选地，所述第一C环缺陷地开槽和第二C环缺陷地开槽为半径相同的带缺口C环开槽。
优选地，所述第一C环缺陷地开槽和第二C环缺陷地开槽的缺口分别位于第一电阻、第二电阻的正下方。
优选地，所述第三金属层包括呈板状的金属板，所述第一C环缺陷地开槽和第二C环缺陷地开槽对称设置在金属板左右两侧。
优选地，所述第一金属层包括传输线主线，呈条状。
优选地，所述第二介质层包括呈板状的第二介质基板。
优选地，所述第一介质层包括呈板状的第一介质基板，所述第一金属化通孔和第二金属化通孔对称设在第一介质基板左右两侧。
本发明的有益效果是：本发明采用阶梯阻抗谐振结构的谐振单元结合C环缺陷地结构作为本发明的陷波单元，它是通过在金属地上蚀刻出一个C环缺陷地的开槽，开槽的缺口位于电阻的正下方，以此来增加谐振枝节与传输线主线的耦合度，而由于谐振枝节位于传输线主线正下方，因此采用此种结构的谐振器构成的均衡器相比于传统枝节型的均衡器，不仅减小尺寸，实现了小型化的目的，还增加了结构和设计上自由度，便于调节响应曲线。总体说来，该均衡器具有体积小，均衡量大，插损小的优点，适用于调节工作在微波频段的高功率源的增益平坦度。
附图说明
图1是本发明基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器的爆炸结构示意图。
附图标记说明：1、第一金属层；2、第一介质层；3、第二金属层；4第二介质层；5、第三金属层；10、传输线主线；21、第一金属化通孔；22、第二金属化通孔；30、第一阶梯阻抗谐振器微带；31、第二阶梯阻抗谐振器微带；32、第一电阻；33、第二电阻；50、金属板；51、第一C环缺陷地开槽；52、第二C环缺陷地开槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明的基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，共五层，包括由上及下依次层叠的第一金属层1、第一介质层2、第二金属层3、第二介质层4以及第三金属层5。第一金属层1、第二金属层3以及第三金属层5使用LTCC工艺印制于介质层的表面。
第一金属层1包括传输线主线10，呈条状。
第一介质层2包括呈板状的第一介质基板20，第一金属化通孔21和第二金属化通孔22对称设在第一介质基板20左右两侧。
第二金属层3包括第一阶梯阻抗谐振器微带30、第二阶梯阻抗谐振器微带31、第一电阻32、第二电阻33。其中第一电阻32与第一金属化通孔21和第一阶梯阻抗谐振器微带30构成串联结构，第一电阻32位于第一金属化通孔21和第一阶梯阻抗谐振器微带30中间。第二电阻33与第二金属化通孔22和第二阶梯阻抗谐振器微带31构成串联结构，第二电阻33位于第二金属化圆孔22和第二阶梯阻抗谐振器微带31中间。
第二介质层4包括呈板状的第二介质基板20。
第三金属层5包括呈板状的金属板50，左右两侧对称设有第一C环缺陷地开槽51和第二C环缺陷地开槽52。第一C环缺陷地开槽51和第二C环缺陷地开槽52为半径相同的带缺口C环开槽。第一C环缺陷地开槽51和第二C环缺陷地开槽52的缺口分别位于第一电阻32、第二电阻33的正下方。
电阻加载在金属化通孔与四分之一波长阶梯阻抗谐振器之间，通过改变其电阻的大小可以调节均衡量，改变谐振器长度可以调节谐振频率，改变C环缺口的大小、位置以及C环半径可以改变均衡量。新型的C环缺陷地单元与传统的阶梯阻抗谐振吸收单元通过层叠加载在传输主微带传输线下方构成了本发明的小型化微带均衡器。
下面对本发明基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器的工作过程做详细的描述，以进一步展示本发明的工作原理和优点：
微波能量由传输线主线10的一端流入，当能量传到第一电阻32时，第一个阶梯阻抗谐振器(即第一阶梯阻抗谐振器微带30)谐振频率及其附近的一部分能量通过第一电阻32，在第一个阶梯阻抗谐振器内激起电磁振荡，耦合的能量被第一电阻32吸收，非第一个谐振器谐振频率及其谐振频率附近的能量不通过第一电阻32，而是继续沿主线流动；
当能量传到第二电阻33时，第二个阶梯阻抗谐振器(即第二阶梯阻抗谐振器微带31)谐振频率及其附近的一部分能量通过第二电阻33，在谐振器内激起电磁振荡，耦合的能量被第二电阻33吸收。
如前所述，通过调节第一个和第二个四分之一波长阶梯阻抗谐振器的尺寸以及C环的尺寸，分别控制两个陷波单元的谐振频率，可以谐振在相同或不等的频率上，实现窄带或宽带的均衡曲线；改变对应阶梯阻抗谐振器的电阻大小和C环缺陷地的开槽位置、大小，可以改变均衡量，实现在特定频率下的衰减量，得到需要的均衡曲线。总体而言，缺陷地结构可以实现均衡器尺寸的减小，而LTCC技术的多层布线结构也能够缩小均衡器尺寸，将二者结合起来可以大幅度地缩减均衡器尺寸。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，其特征在于：包括由上及下依次层叠的第一金属层(1)、第一介质层(2)、第二金属层(3)、第二介质层(4)以及第三金属层(5)；
所述第一介质层(2)对称设有第一金属化通孔(21)和第二金属化通孔(22)，所述第二金属层包括第一阶梯阻抗谐振器微带(30)、第二阶梯阻抗谐振器微带(31)、第一电阻(32)、第二电阻(33)，其中第一电阻(32)与第一金属化通孔(21)和第一阶梯阻抗谐振器微带(30)构成串联结构，第二电阻(33)与第二金属化通孔(22)和第二阶梯阻抗谐振器微带(31)构成串联结构，所述第三金属层(5)上对称设有第一C环缺陷地开槽(51)和第二C环缺陷地开槽(52)，所述第一金属层(1)、第二金属层(3)以及第三金属层(5)使用LTCC工艺印制于介质层的表面，所述第二金属层(3)印制于第一介质层(2)或第二介质层(4)的表面；
所述第一C环缺陷地开槽(51)和第二C环缺陷地开槽(52)的缺口分别位于第一电阻(32)、第二电阻(33)的正下方；
所述第一金属层(1)包括传输线主线(10)，呈条状；所述传输线主线(10)位于两个金属化通孔的上方。
2.根据权利要求1所述的基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第一C环缺陷地开槽(51)和第二C环缺陷地开槽(52)为半径相同的带缺口C环开槽。
3.根据权利要求1或2所述的基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第三金属层(5)包括呈板状的金属板(50)，所述第一C环缺陷地开槽(51)和第二C环缺陷地开槽(52)对称设置在金属板(50)左右两侧。
4.根据权利要求1或2所述的基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第二介质层(4)包括呈板状的第二介质基板(20)。
5.根据权利要求1或2所述的基于C环缺陷地结构的LTCC小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第一介质层(2)包括呈板状的第一介质基板(20)，所述第一金属化通孔(21)和第二金属化通孔(22)对称设在第一介质基板(20)左右两侧。
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