CN106450630B - 一种小型化高抑制多层巴伦 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波通讯系统中用到的多层陶瓷不平衡平衡转换器。一种小型化高抑制多层巴伦，包括外电极、内电极、多个层叠在一起的片状陶瓷介质层；外电极由屏蔽接地的金属电极和输入输出的金属端电极构成；内电极包括：屏蔽接地电极、带状导体平面耦合电极、耦合电容片状电极、1个λ/2耦合线螺旋线电极，2个λ/4耦合线螺旋线电极该3个耦合线螺旋线电极两两垂直分布，垂直分布的两个耦合线螺旋线之间有电磁耦合，该结构使不平衡的输入信号转化成两个平衡的同幅信号，且相位差为180°，最终起到一个不平衡平衡的信号转换作用；通过内电极在不同片状陶瓷介质层上的结构优化，可在相同的滤波器体积上设计出不同电性能的滤波器，并有效提高工艺的一致性、可靠性。

Description

一种小型化高抑制多层巴伦

技术领域

本发明涉及一种微波通讯系统中用到的多层陶瓷不平衡平衡转换器。

背景技术

在射频领域，巴伦用途十分广泛，任何需要进行平衡到不平衡变换的场所都需要用到，如蓝牙芯片前端、单边带调制器、平衡混频器以及天线等。微带线结构的巴伦，尤其是Marchand巴伦，因其模型分析简单，便于与同轴线耦合等优点而得到了广泛应用。

但是其体积还是较大，不便于小型化模块集成，例如蓝牙、WIFI模块等，本发明提出一种利用低温烧结陶瓷制作而成的多层巴伦，解决了现有技术中巴伦体积过大，不利于集成且带外抑制不够深等问题。

发明内容

为解决上述难题，本发明的目的是提出一种小型化高抑制多层巴伦，该巴伦结构集成了带通滤波器和改进的巴伦，实现了小型化和高带外抑制的巴伦功能。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种小型化高抑制多层巴伦，该巴伦包括：

1）层叠体，层叠体包括沿层叠方向层叠在一起的若干个绝缘介质层；

2）三个输入输出外电极、四个接地外电极和一个接直流或空置外电极，三个输入输出外电极、四个接地外电极和一个接直流或空置外电极均裸露设置在层叠体的外部；

3）两个接地屏蔽层，分别为第一接地屏蔽层和第二接地屏蔽层，第一接地屏蔽层和第二接地屏蔽层分别与接地外电极相连；

4）一个平面式带通滤波空间电路，该空间电路包括三个互相垂直耦合的电感线，其中两个电感线通过过孔柱与接地屏蔽层相连；

5）一个巴伦电路，巴伦电路包括2个分段的λ/4耦合电感，每个λ/4耦合电感由2个λ/4绕线电感串联而成，两个λ/4耦合电感最终分别与输入输出外电极相连，通过上下层之间的电磁耦合，使输出的两路信号形成180度相位差；

6）四个接地电容，分别为接地电容C1，接地电容C2，接地电容C3和接地电容C4，四个接地电容分别与巴伦电路相连接。

作为优选，所述的平面式带通滤波空间电路包括第一电感线、第二电感线、第三电感线和第一接地屏蔽层，各条电感线之间通过绝缘介质层隔开，第一电感线、第三电感线和第一接地屏蔽层通过过孔柱E相互连接，第一电感线、第三电感线的另一端通过过孔柱F相互连接，所述的第一电感线、第二电感线和第三电感线垂直重叠而成，互相形成垂直耦合电容，并且一端通过过孔柱E连接下地，形成一个电容电感并联接地的谐振效果。

作为优选，所述的平面式带通滤波空间电路还包括微调小电容，微调小电容由小电容片与第一电感线构成，小电容片与过孔柱C相连接。

作为优选，所述的平面式带通滤波空间电路还包括调节电容，调节电容由接地电容片和第一接地屏蔽层构成，接地电容片与过孔柱F相连接。

作为优选，所述的巴伦电路包括一条λ/2传输线与两条λ/4传输线重叠而成，两条λ/4传输线位于同一绝缘介质层，λ/2传输线位于不同绝缘介质层，λ/2传输线的两端分别通过过孔柱B、D连接两条λ/4传输线的一端，其中λ/2传输线通过过孔柱D、第一传输线、过孔柱C与平面式带通滤波空间电路相连，而两条λ/4传输线分别与两个输入输出外电极相连。

作为优选，所述的两条λ/4传输线分别通过过孔柱B、过孔柱D与内部图案相连接，内部图案与接直流或空置外电极相连接。

作为优选，所述的接地电容C1、接地电容C2包括两个下地电容片，两个下地电容片分别与两个输入输出外电极相连，两个下地电容片与第二接地屏蔽层之间有绝缘介质层，分别形成两个独立的接地电容C1、接地电容C2。

作为优选，所述的接地电容C4包括第一电容片与第二电容片，第二电容片与接地外电极相连，第一电容片通过过孔柱A、第二传输线、过孔柱B与λ/2传输线相连。

作为优选，所述的接地电容C3包括内部图案和第二接地屏蔽层，内部图案与接直流或空置外电极相连接，内部图案通过过孔柱B、过孔柱D分别与两个分段的λ/4耦合电感相连接。

作为优选，所述的层叠体由八个绝缘介质层构成，分别为绝缘介质层P1、绝缘介质层P2、绝缘介质层P3、绝缘介质层P4、绝缘介质层P5、绝缘介质层P6、绝缘介质层P7和绝缘介质层P8。

本发明由于采用了上述的技术方案，可在相同的滤波器体积上设计出不同电性能的滤波器，并有效提高工艺的一致性、可靠性。

附图说明

图1~图2 是本发明一个较佳实施例的多层陶瓷滤波器的侧视图和内部图案的分解图。

图3 是本发明多层陶瓷滤波器的外表面结构示意图。

图4 是图1所示多层陶瓷滤波器的频率特性曲线图。

图5 是根据本发明所实施的陶瓷滤波器的等效电气原理图。

具体实施方式

下面参照附图对依据本专利所实施的实例进行详细描述。图1~图2是实例滤波器的分解透视图，图3为实例滤波器的外表面结构示意图，图4为实施例滤波器的频率特征曲线。图1~图3中均为金属导体，例如Ag、Cu、Au、或其它金属化合物等材料，通过印刷、蒸发涂覆等技术形成。

如图1~图3所示的一种小型化高抑制多层巴伦，包括：层叠体309，由8层绝缘介质层组成，其表面设置有输入外电极301、305、307、接地外电极303、304、308、306以及NC（空置脚位）外电极302；而其整体内部结构如图1和图2所示，图1为侧面剖视图，包括层叠体绝缘介质层P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8以及过孔柱，其中内部电极层在介质膜片上印刷叠层而成，而过孔是通过在介质膜片上打孔并填入银浆而成。

图2为图1的内电极层的平面设计图，包括平面式带通滤波空间电路和巴伦电路，其中，平面式带通滤波空间电路（即图5中所标示的BPF）由一阶平面式带通结构组成，包括第一电感线203、第二电感线2043、第三电感线205和第一接地屏蔽层206，各条电感线之间通过绝缘介质层隔开，第一电感线203位于绝缘介质层P3，第二电感线2043位于绝缘介质层P4，第三电感线205位于绝缘介质层P5，第一接地屏蔽层206位于绝缘介质层P6。第一电感线203、第三电感线205和第一接地屏蔽层206通过过孔柱E相互连接，第一电感线203、第三电感线205的另一端通过过孔柱F相互连接，连接处分别为203.e、205.e、206.e以及203.f、205.f、2073.f；所述的第一电感线203、第二电感线2043和第三电感线205垂直重叠而成，互相形成垂直耦合电容，并且一端通过过孔柱E连接下地，形成一个电容电感并联接地的谐振效果。而这个谐振效果就是一个简单的带通滤波器，该带通最大作用是在通带外产生一个馅波点，如图4中所标示的馅波点，其大大抑制了手机信号频道对蓝牙通信的干扰。平面式带通滤波空间电路还包括微调小电容和调节电容，微调小电容由小电容片2022与第一电感线203构成，小电容片2022位于绝缘介质层P2，小电容片2022与过孔柱C相连接；调节电容由接地电容片2073和第一接地屏蔽层206构成，接地电容片2073位于绝缘介质层P7，接地电容片2073与过孔柱F相连接。

如图2所示，巴伦电路由巴伦电路包括一条λ/2传输线2021与两条λ/4传输线2041、2042重叠而成（即为图5所标示的coupling1&coupling2），λ/2传输线2021位于绝缘介质层P2，两条λ/4传输线2041、2042位于绝缘介质层P4，λ/2传输线2021的两端分别通过过孔柱B、D连接两条λ/4传输线2041、2042的一端，其中λ/2传输线2021通过过孔柱D、第一传输线2011、过孔柱C与平面式带通滤波空间电路相连，第一传输线2011位于绝缘介质层P1，而两条λ/4传输线2041、2042分别与两个输入输出外电极305、307相连。另外，巴伦电路还有接地电容C1、接地电容C2包括两个下地电容片2071、2072，两个下地电容片2071、2072位于绝缘介质层P7，两个下地电容片分别与两个输入输出外电极305、307相连，两个下地电容片与位于绝缘介质层P8的第二接地屏蔽层208之间有绝缘介质层，分别形成两个独立的接地电容C1、接地电容C2，该电容可以微调巴伦的通信频率，其等效电路为图5中的C1、C2；而其中第一电容片202与第二电容片204形成一个下地电容，第一电容片202与第二电容片204分别位于绝缘介质层P2和P4，第二电容片204与接地外电极相连，第一电容片202通过过孔柱A、第二传输线201、过孔柱B与λ/2传输线2021相连，第二传输线201位于绝缘介质层P1，其电容等效为图5电路中的C4。

另外，两条λ/4传输线2041、2042分别通过过孔柱B、过孔柱D与内部图案207相连接，内部图案207位于绝缘介质层P7，内部图案207与接直流或空置外电极302相连接，连接处分别为2041.b、207.b以及.d、207.d。其中内部图案207与第二接地屏蔽层208形成一个大电容（即为图5中的C3），而内部图案207又与接直流或空置外电极302相连，接直流或空置外电极302是直流输入端，可通过内部连接给外电极供电，而外电极与主芯片相连，从而满足给主芯片供电的功能。

以上各个过孔柱的连接点分别为201.a-202.a；201.b-.b；2011.c-2022.c-2031-2043.c；2011.d-.d；203.e-2045-205.e-206.e；203.f-2044-205.f-2062-2073.f；2041.b-2051-2061-207.b；.d-2052-2063-207.d。

虽然已经参照较佳实施例具体图示和描述了本专利，但是本领域的技术人员将明白，在不违背本专利的精神与范围的情况下，可在形式和细节上作出其它变化。

Claims (5)

1.一种小型化高抑制多层巴伦，其特征在于该巴伦包括：

1）层叠体（309），层叠体（309）包括沿层叠方向层叠在一起的若干个绝缘介质层；

2）三个输入输出外电极（301、305、307）、四个接地外电极（303、304、306、308）和一个接直流或空置外电极（302），三个输入输出外电极（301、305、307）、四个接地外电极（303、304、306、308）和一个接直流或空置外电极（302）均裸露设置在层叠体（309）的外部；

3）两个接地屏蔽层，分别为第一接地屏蔽层（206）和第二接地屏蔽层（208），第一接地屏蔽层（206）和第二接地屏蔽层（208）分别与接地外电极相连；

4）一个平面式带通滤波空间电路，该空间电路包括三个互相垂直耦合的电感线，其中两个电感线通过过孔柱与接地屏蔽层相连；平面式带通滤波空间电路包括第一电感线（203）、第二电感线（2043）、第三电感线（205）和第一接地屏蔽层（206），各条电感线之间通过绝缘介质层隔开，第一电感线（203）、第三电感线（205）和第一接地屏蔽层（206）通过过孔柱E相互连接，第一电感线（203）、第三电感线（205）的另一端通过过孔柱F相互连接，所述的第一电感线（203）、第二电感线（2043）和第三电感线（205）垂直重叠而成，互相形成垂直耦合电容，并且一端通过过孔柱E连接下地，形成一个电容电感并联接地的谐振效果；

5）一个巴伦电路，巴伦电路包括一条λ/2传输线（2021）与两条λ/4传输线（2041、2042）重叠而成，两条λ/4传输线（2041、2042）位于同一绝缘介质层，λ/2传输线（2021）位于不同绝缘介质层，λ/2传输线（2021）的两端分别通过过孔柱B、D连接两条λ/4传输线（2041、2042）的一端，其中λ/2传输线（2021）通过过孔柱D、第一传输线（2011）、过孔柱C与平面式带通滤波空间电路相连，而两条λ/4传输线（2041、2042）分别与两个输入输出外电极（305、307）相连；

6）四个接地电容，分别为接地电容C1，接地电容C2，接地电容C3和接地电容C4，四个接地电容分别与巴伦电路相连接；接地电容C1、接地电容C2包括两个下地电容片（2071、2072），两个下地电容片分别与两个输入输出外电极（305、307）相连，两个下地电容片与第二接地屏蔽层（208）之间有绝缘介质层，分别形成两个独立的接地电容C1、接地电容C2，接地电容C4包括第一电容片（202）与第二电容片（204），第二电容片（204）与接地外电极相连，第一电容片（202）通过过孔柱A、第二传输线（201）、过孔柱B与λ/2传输线（2021），接地电容C3包括内部图案（207）和第二接地屏蔽层（208），内部图案（207）与接直流或空置外电极（302）相连接，内部图案（207）通过过孔柱B、过孔柱D分别与两个分段的λ/4耦合电感（2041、2042）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型化高抑制多层巴伦，其特征在于：平面式带通滤波空间电路还包括微调小电容，微调小电容由小电容片（2022）与第一电感线（203）构成，小电容片（2022）与过孔柱C相连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型化高抑制多层巴伦，其特征在于：平面式带通滤波空间电路还包括调节电容，调节电容由接地电容片（2073）和第一接地屏蔽层（206）构成，接地电容片（2073）与过孔柱F相连接。

4.根据权利要求1所述的一种小型化高抑制多层巴伦，其特征在于：两条λ/4传输线（2041、2042）分别通过过孔柱B、过孔柱D与内部图案（207）相连接，内部图案（207）与接直流或空置外电极（302）相连接。

5.根据权利要求1所述的一种小型化高抑制多层巴伦，其特征在于：层叠体（309）由八个绝缘介质层构成，分别为绝缘介质层P1、绝缘介质层P2、绝缘介质层P3、绝缘介质层P4、绝缘介质层P5、绝缘介质层P6、绝缘介质层P7和绝缘介质层P8。

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