CN107069166A - 一种具有双耦合环的无反射频率分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双耦合环的无反射频率分配器，属于频率分配器技术领域，包括输入端口P1、输出端口P2、输出端口P3、隔离端口P4、频率分配器、接地板GND0、印地层GND1和印地层GND2，实现了具有尺寸小、重量轻、无反射、可靠性高、隔离度高、电性能优异、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性高等优点的频率分配器。
Description
技术领域
本发明属于频率分配器技术领域，特别涉及一种具有双耦合环的无反射频率分配器。
背景技术
随着现代无线通信技术的发展，人们对微波系统和电路提出了小型化、高性能、轻量化的要求，各类系统使用时对不同工作频段的需求也越来越大，因而研究频率分配器的应用成为当前一项迫切的任务。频率分配器可将信号频率分为多路信号功率输出，可适用于单一信号源供多个用户使用的情况。频率分配器也相当于定向滤波器，具有四个端口，每个端口都可作为输入端口使用。描述这种部件性能的主要技术指标有工作频率范围、输入输出电压驻波比、插入损耗、通带带宽、阻带抑制、隔离度、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。
低温共烧陶瓷技术(LTCC)是一种电子封装技术，可将介质封装在金属屏蔽层之间，使部件具有良好的导电性，且LTCC技术是一种多层陶瓷叠层技术，基于该技术的发明可实现紧凑结构，大大缩小尺寸，进而加工成重量轻、结构简单、可批量生产的微波器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有双耦合环的无反射频率分配器，解决了传统无反射频率分配器的隔离度不高的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有双耦合环的无反射频率分配器，包括输入端口P1、输出端口P2、输出端口P3、隔离端口P4、频率分配器、接地板GND0、印地层GND1和印地层GND2，频率分配器的后边设有印地层GND1，频率分配器的前面设有印地层GND2，频率分配器的左边从前至后间隔设有输入端口P1和输出端口P2，频率分配器的右边从前至后间隔设有输出端口P3和隔离端口P4，频率分配器的下边设有接地板GND0；
频率分配器包括输入连接线Lin1、输入连接线Lin2、输出连接线Lout1、输出连接线Lout2、平行耦合线L1、平行耦合线L2、平行耦合线L3、侧边平行带状线L4、侧边平行带状线L5、侧边平行带状线L6、侧边平行带状线L7、连接柱H1、连接柱H2、连接柱H3、连接柱H4、屏蔽层G1、屏蔽层G2、屏蔽层G3和屏蔽层G4；
平行耦合线L1包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L11和蛇形耦合带状线L12；平行耦合线L2包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L21和蛇形耦合带状线L22；平行耦合线L3包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L31和蛇形耦合带状线L32；
侧边平行带状线L4包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L41和螺旋带状线L42，侧边平行带状线L5包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L51和螺旋带状线L52，侧边平行带状线L6包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L61和螺旋带状线L62；侧边平行带状线L7包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L71和螺旋带状线L72；
屏蔽层G1、蛇形耦合带状线L11、蛇形耦合带状线L21、屏蔽层G2、蛇形耦合带状线L21、蛇形耦合带状线L22、屏蔽层G3、蛇形耦合带状线L31、蛇形耦合带状线L32和屏蔽层G4为从上至下依次间隔设置；
蛇形耦合带状线L11的左端通过输入连接线Lin1连接输入端口P1；蛇形耦合带状线L11的右端通过输出连接线Lout1连接输出端口P3；
蛇形耦合带状线L12的左边设有螺旋带状线L41，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L41的外端，蛇形耦合带状线L12的右边设有螺旋带状线L51，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L51的外端；
蛇形耦合带状线L21的左边设有螺旋带状线L42，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L42的外端，蛇形耦合带状线L21的右边设有螺旋带状线L52，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L52的外端；
蛇形耦合带状线L22的左边设有螺旋带状线L61，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L61的外端，蛇形耦合带状线L22的右边设有螺旋带状线L71，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L71的外端；
蛇形耦合带状线31的左边设有螺旋带状线L62，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L62的外端，蛇形耦合带状线L31的右边设有螺旋带状线L72，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L72的外端；
蛇形耦合带状线L32的左端通过输入连接线Lin2连接输入端口P2；蛇形耦合带状线L32的右端通过输出连接线Lout2连接隔离端口P4；
螺旋带状线L41的内端通过连接柱H1连接螺旋带状线L42的内端；螺旋带状线L51的内端通过连接柱H2连接螺旋带状线L52的内端；螺旋带状线L61的内端通过连接柱H3连接螺旋带状线L62的内端；螺旋带状线L71的内端通过连接柱H4连接螺旋带状线L72的内端。
所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3和所述隔离端口P4均为特征阻抗50欧姆的接线端口。
所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3、所述隔离端口P4、所述频率分配器、所述接地板GND0、所述印地层GND1和所述印地层GND2均采用多层低温共烧陶瓷工艺加工制成。
本发明所述的一种具有双耦合环的无反射频率分配器，实现具有尺寸小、重量轻、无反射、可靠性高、隔离度高、电性能优异、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性高等优点的频率分配器。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的频率分配器的侧视图；
图3是本发明的频率分配器的立体图；
图4是本发明的等效原理图。
具体实施方式
如图1-图4所示一种具有双耦合环的无反射频率分配器，包括输入端口P1、输出端口P2、输出端口P3、隔离端口P4、频率分配器、接地板GND0、印地层GND1和印地层GND2，频率分配器的后边设有印地层GND1，频率分配器的前面设有印地层GND2，频率分配器的左边从前至后间隔设有输入端口P1和输出端口P2，频率分配器的右边从前至后间隔设有输出端口P3和隔离端口P4，频率分配器的下边设有接地板GND0；
频率分配器包括输入连接线Lin1、输入连接线Lin2、输出连接线Lout1、输出连接线Lout2、平行耦合线L1、平行耦合线L2、平行耦合线L3、侧边平行带状线L4、侧边平行带状线L5、侧边平行带状线L6、侧边平行带状线L7、连接柱H1、连接柱H2、连接柱H3、连接柱H4、屏蔽层G1、屏蔽层G2、屏蔽层G3和屏蔽层G4；
平行耦合线L1包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L11和蛇形耦合带状线L12；平行耦合线L2包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L21和蛇形耦合带状线L22；平行耦合线L3包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L31和蛇形耦合带状线L32；
侧边平行带状线L4包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L41和螺旋带状线L42，侧边平行带状线L5包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L51和螺旋带状线L52，侧边平行带状线L6包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L61和螺旋带状线L62；侧边平行带状线L7包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L71和螺旋带状线L72；
屏蔽层G1、蛇形耦合带状线L11、蛇形耦合带状线L21、屏蔽层G2、蛇形耦合带状线L21、蛇形耦合带状线L22、屏蔽层G3、蛇形耦合带状线L31、蛇形耦合带状线L32和屏蔽层G4为从上至下依次间隔设置；
蛇形耦合带状线L11的左端通过输入连接线Lin1连接输入端口P1；蛇形耦合带状线L11的右端通过输出连接线Lout1连接输出端口P3；
蛇形耦合带状线L12的左边设有螺旋带状线L41，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L41的外端，蛇形耦合带状线L12的右边设有螺旋带状线L51，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L51的外端；
蛇形耦合带状线L21的左边设有螺旋带状线L42，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L42的外端，蛇形耦合带状线L21的右边设有螺旋带状线L52，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L52的外端；
蛇形耦合带状线L22的左边设有螺旋带状线L61，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L61的外端，蛇形耦合带状线L22的右边设有螺旋带状线L71，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L71的外端；
蛇形耦合带状线31的左边设有螺旋带状线L62，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L62的外端，蛇形耦合带状线L31的右边设有螺旋带状线L72，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L72的外端；
蛇形耦合带状线L32的左端通过输入连接线Lin2连接输入端口P2；蛇形耦合带状线L32的右端通过输出连接线Lout2连接隔离端口P4；
螺旋带状线L41的内端通过连接柱H1连接螺旋带状线L42的内端；螺旋带状线L51的内端通过连接柱H2连接螺旋带状线L52的内端；螺旋带状线L61的内端通过连接柱H3连接螺旋带状线L62的内端；螺旋带状线L71的内端通过连接柱H4连接螺旋带状线L72的内端。
所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3和所述隔离端口P4均为特征阻抗50欧姆的接线端口。
所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3、所述隔离端口P4、所述频率分配器、所述接地板GND0、所述印地层GND1和所述印地层GND2均采用多层低温共烧陶瓷工艺加工制成。
本发明采用双环级联宽边耦合带状线结构，三维立体集成且采用低损耗低温共烧陶瓷材料，所带来的显著优点是：隔离带高、损耗小；尺寸小、重量轻、可靠性高；电路实现结构简单，可实现大批量生产；成本低；使用安装方便，单独作为部件使用，可以通过全自动贴片机安装和焊接。
一种具有双耦合环的无反射频率分配器，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，所以具有高可靠性和温度稳定性。采用双环级联的定向耦合器结构，三维立体集成以及多层折叠耦合线，外表面金属屏蔽实现接地和封装，使得成本降到最低。
本发明所述的尺寸仅为9.2mm×4mm×2.2mm，中心频率2GHZ，工作频率范围1GHz～3GHz，输入端口回波损耗优于23dB且该端口无反射，一输出端口形成带通滤波器响应，带宽200MHz，另一输出端口形成带阻滤波器响应，带外抑制优于25dB，隔离端口隔离度约30dB；与现有技术相比本发明频率分配器尺寸更小，性能较优，为相应频段的通信系统的小型化、轻量化和提高系统可靠性发挥重要作用。
Claims (3)
1.一种具有双耦合环的无反射频率分配器，其特征在于：包括输入端口P1、输出端口P2、输出端口P3、隔离端口P4、频率分配器、接地板GND0、印地层GND1和印地层GND2，频率分配器的后边设有印地层GND1，频率分配器的前面设有印地层GND2，频率分配器的左边从前至后间隔设有输入端口P1和输出端口P2，频率分配器的右边从前至后间隔设有输出端口P3和隔离端口P4，频率分配器的下边设有接地板GND0；
频率分配器包括输入连接线Lin1、输入连接线Lin2、输出连接线Lout1、输出连接线Lout2、平行耦合线L1、平行耦合线L2、平行耦合线L3、侧边平行带状线L4、侧边平行带状线L5、侧边平行带状线L6、侧边平行带状线L7、连接柱H1、连接柱H2、连接柱H3、连接柱H4、屏蔽层G1、屏蔽层G2、屏蔽层G3和屏蔽层G4；
平行耦合线L1包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L11和蛇形耦合带状线L12；平行耦合线L2包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L21和蛇形耦合带状线L22；平行耦合线L3包括在水平方向上平行设置的蛇形耦合带状线L31和蛇形耦合带状线L32；
侧边平行带状线L4包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L41和螺旋带状线L42，侧边平行带状线L5包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L51和螺旋带状线L52，侧边平行带状线L6包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L61和螺旋带状线L62；侧边平行带状线L7包括在水平方向上平行设置的螺旋带状线L71和螺旋带状线L72；
屏蔽层G1、蛇形耦合带状线L11、蛇形耦合带状线L21、屏蔽层G2、蛇形耦合带状线L21、蛇形耦合带状线L22、屏蔽层G3、蛇形耦合带状线L31、蛇形耦合带状线L32和屏蔽层G4为从上至下依次间隔设置；
蛇形耦合带状线L11的左端通过输入连接线Lin1连接输入端口P1；蛇形耦合带状线L11的右端通过输出连接线Lout1连接输出端口P3；
蛇形耦合带状线L12的左边设有螺旋带状线L41，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L41的外端，蛇形耦合带状线L12的右边设有螺旋带状线L51，蛇形耦合带状线L12连接螺旋带状线L51的外端；
蛇形耦合带状线L21的左边设有螺旋带状线L42，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L42的外端，蛇形耦合带状线L21的右边设有螺旋带状线L52，蛇形耦合带状线L21连接螺旋带状线L52的外端；
蛇形耦合带状线L22的左边设有螺旋带状线L61，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L61的外端，蛇形耦合带状线L22的右边设有螺旋带状线L71，蛇形耦合带状线L22连接螺旋带状线L71的外端；
蛇形耦合带状线31的左边设有螺旋带状线L62，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L62的外端，蛇形耦合带状线L31的右边设有螺旋带状线L72，蛇形耦合带状线L31连接螺旋带状线L72的外端；
蛇形耦合带状线L32的左端通过输入连接线Lin2连接输入端口P2；蛇形耦合带状线L32的右端通过输出连接线Lout2连接隔离端口P4；
螺旋带状线L41的内端通过连接柱H1连接螺旋带状线L42的内端；螺旋带状线L51的内端通过连接柱H2连接螺旋带状线L52的内端；螺旋带状线L61的内端通过连接柱H3连接螺旋带状线L62的内端；螺旋带状线L71的内端通过连接柱H4连接螺旋带状线L72的内端。
2.如权利要求1所述的一种具有双耦合环的无反射频率分配器，其特征在于：所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3和所述隔离端口P4均为特征阻抗50欧姆的接线端口。
3.如权利要求1所述的一种具有双耦合环的无反射频率分配器，其特征在于：所述输入端口P1、所述输出端口P2、所述输出端口P3、所述隔离端口P4、所述频率分配器、所述接地板GND0、所述印地层GND1和所述印地层GND2均采用多层低温共烧陶瓷工艺加工制成。
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