CN106410346B - 基于ltcc基板的rifd阅读器匹配电路 - Google Patents

Abstract

基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路，它涉及一种封装工艺设计，具体涉及一种基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路。本发明为了将分立元件在LTCC基板中进行合理布局，然后组合、装配，使其在尽可能小的空间满足性能要求，实现匹配电路整体的模块化，以达到匹配电路小型化的目的。本发明包括整体接地板、22PF电容、输入端口、第一TL微带线、第二TL微带线、第三TL微带线、第四TL微带线、输出端口、16.3nH电感、6PF电容和4nH电感，整体接地板由第一长方形板体、第二长方形板体和第三长方形板体首尾依次连接组成。本发明属于电子设备领域。

Description

基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路

技术领域

本发明涉及一种封装工艺设计，具体涉及一种基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路，属于电子设备领域。

背景技术

射频识别Radio Frequency Identification，RFID技术是一种远距离的自动识别技术。由于其尺寸小、速度快、识别灵敏度高等优点在电力、交通、医疗、环保等领域都得到了广泛应用。RFID系统的硬件组成主要有阅读器和电子标签，射频识别阅读器结构相对复杂，目前主要向着多功能、便携性、多频化方向发展，对其小型化提出了更高的要求。低温共烧陶瓷LTCC是一种可通过多层陶瓷和铁氧体的共烧和图形化来实现无源元件集成的技术。它可以将电路中的无源元件如电感、电容、电阻和微带线埋于介质基板里进行共烧，并用通孔与表面有源元件互连。比起传统的元件贴装于电路基板表面，LTCC技术能有效地减少无源元件在电路中所占的面积，达到小型化的要求，同时也能提高电路的可靠度及耐受度。

发明内容

本发明为了将分立元件在LTCC基板中进行合理布局，然后组合、装配，使其在尽可能小的空间满足性能要求，实现匹配电路整体的模块化，以达到匹配电路小型化的目的，进而提出基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括整体接地板、22PF电容、输入端口、第一TL微带线、第二TL微带线、第三TL微带线、第四TL微带线、输出端口、16.3nH电感、6PF电容和4nH电感，整体接地板由第一长方形板体、第二长方形板体和第三长方形板体首尾依次连接组成，且第一长方形板体与第三长方形板体位于第二长方形板体的两侧，第一TL微带线沿第一长方形板体的长度方向设置在第一长方形板体的上表面上，第一TL微带线的一端与输入端口连接，第一TL微带线的另一端与22PF电容的下极板连接，第一TL微带线的另一端还与16.3nH电感连接，第二TL微带线沿第二长方形板体的长度方向设置在第二长方形板体的上表面上，第二TL微带线的输出端与4nH电感连接，第二TL微带线的输入端与229F电容的上极板连接，第三TL微带线和第四TL微带线沿第三长方形板体的长度方向呈一字型设置在第三长方形板体的上表面上，第三TL微带线的第四TL微带线输入端均与4nH电感的输出端连接，第三TL微带线的输出端与6PF电容的上极板连接，6PF电容的下极板通过通孔与整体接地板连接，第四TL微带线的输出端与输出端口连接。

本发明的有益效果是：在920MHz时：S11＝-14.6452dB，S12＝-0.5006dB，S33＝-14.4241dB，S34＝-0.5960dB；925MHz时：S11＝-13.2497dB，S12＝-0.5646dB，S33＝-12.8804dB，S34＝-0.6727dB。各输入端口的反射系数均小于-10dB，各输出端口的传输系数大于-1dB，在阅读器工作的920MHz～925MHz频段内，符合设计要求，四端口的匹配电路能够正常工作。传统分立元件搭建的匹配电路尺寸约为15mm×15mm，本发明设计的LTCC技术的匹配电路模型尺寸约为10mm×10mm，通过比较分析，集成化程度最高的贴片元件构成的匹配电路又减小了至少30％，实现了RFID阅读器射频前端匹配电路小型化的目标。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是四端口匹配电路模型示意图，图3是四端口匹配电路S11曲线，图4是四端口匹配电路S12曲线，图5是四端口匹配电路S33曲线，图6是四端口匹配电路S34曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路包括整体接地板1、22PF电容2、输入端口3、第一TL微带线4、第二TL微带线5、第三TL微带线7、第四TL微带线6、输出端口8、16.3nH电感9、6PF电容10和4nH电感11，整体接地板1由第一长方形板体1-1、第二长方形板体1-2和第三长方形板体1-3首尾依次连接组成，且第一长方形板体1-1与第三长方形板体1-3位于第二长方形板体1-2的两侧，第一TL微带线4沿第一长方形板体1-1的长度方向设置在第一长方形板体1-1的上表面上，第一TL微带线4的一端与输入端口3连接，第一TL微带线4的另一端与22PF电容2的下极板连接，第一TL微带线4的另一端还与16.3nH电感9连接，第二TL微带线5沿第二长方形板体1-2的长度方向设置在第二长方形板体1-2的上表面上，第二TL微带线5的输出端与4nH电感11连接，第二TL微带线5的输入端与229F电容2的上极板连接，第三TL微带线7和第四TL微带线6沿第三长方形板体1-3的长度方向呈一字型设置在第三长方形板体1-3的上表面上，第三TL微带线7和第四TL微带线6输入端均与4nH电感11的输出端连接，第三TL微带线7的输出端与6PF电容10的上极板连接，6PF电容10的下极板通过通孔与整体接地板1连接，第四TL微带线6的输出端与输出端口8连接。

本发明选用奥微电子的AS3991芯片作为RFID阅读器射频芯片，与其相连的是一个巴伦，对它们之间的匹配电路进行设计和仿真。得到匹配电路共需要22pF和6pF电容各两个，16.3nH和4nH电感各两个以及四种型号共八条微带线。

具体实施方式二：结合图2至图6说明本实施方式，本实施方式所述基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路对二端口的匹配电路模型进行镜像复制，变为四端口的匹配网络，四端口匹配电路为上下对称结构，总的LTCC基板层数也变为二端口时的为16层，单层基板厚度为42.5μm，总厚度变为0.68mm，厚度的增加也增强了整个电路模块的机械强度，匹配电路为四端口网络，两个输入端口两个输出端口，且电路为对称分布的两条完全相同的支路组成，两条支路电路只有公共接地端是相连的，所以两条电路之间完全隔离不存在信号传输，为了减小电路的面积，本发明在HFSS中设计匹配电路时将增加模块层数，使两条电路使用一个公共接地板，同时对称分布于接地板两侧，这样也有助于增加电路的机械强度。

本实施方式中由于电路结构的对称性，在设计中为了方便起见，先进行一侧电路的建模仿真然后进行镜像处理即可得到整体的电路模型。在匹配电路中所占面积最大的将是电容器，尤其是用到的22pF电容，其位置位于电路中段，由电路原理图可知它将同时与两条微带线和一个16.3nH的螺旋电感相连，所以22pF电容的位置安排至关重要，埋置电容为中心馈电的正六边形电容，为了尽可能的减小元件之间的寄生效应，22pF电容的上下金属板上的电极要尽可能的相距远，以利于连接电容的其他元件之间距离尽可能拉大，减小互耦等干扰。

Claims (1)

1.基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路，其特征在于：所述基于LTCC基板的RIFD阅读器匹配电路包括整体接地板(1)、22PF电容(2)、输入端口(3)、第一TL微带线(4)、第二TL微带线(5)、第三TL微带线(6)、第四TL微带线(7)、输出端口(8)、16.3nH电感(9)、6PF电容(10)和4nH电感(11)，整体接地板(1)由第一长方形板体(1-1)、第二长方形板体(1-2)和第三长方形板体(1-3)首尾依次连接组成，且第一长方形板体(1-1)与第三长方形板体(1-3)位于第二长方形板体(1-2)的两侧，第一TL微带线(4)沿第一长方形板体(1-1)的长度方向设置在第一长方形板体(1-1)的上表面上，第一TL微带线(4)的一端与输入端口(3)连接，第一TL微带线(4)的另一端与22PF电容(2)的上极板连接，且第一TL微带线(4)靠近中部的位置与16.3nH电感(9)连接，第二TL微带线(5)沿第二长方形板体(1-2)的长度方向设置在第二长方形板体(1-2)的上表面上，第二TL微带线(5)的输出端与4nH电感(11)连接，第二TL微带线(5)的输入端与229F电容(2)的上极板连接，第三TL微带线(7)和第四TL微带线(6)沿第三长方形板体(1-3)的长度方向呈一字型设置在第三长方形板体(1-3)的上表面上，第三TL微带线(7)和第四TL微带线(6)输入端均与4nH电感(11)的输出端连接，第三TL微带线(7)的输出端与6PF电容(10)的上极板连接，6PF电容(10)的下极板通过通孔与整体接地板(1)连接，第四TL微带线(6)的输出端与输出端口(8)连接。