CN107464974A

CN107464974A - 一种ltcc新型多边对称结构五路功分器

Info

Publication number: CN107464974A
Application number: CN201710717998.0A
Authority: CN
Inventors: 庄智强; 孙超; 戴永胜
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2017-12-12

Abstract

本发明公开了一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，该五路功分器由集总参数元件构成，采用新型六边形对称结构，能够实现对输入信号功率的五等分，将一路信号能量分为五路，分别输出到五个输出端口。本发明运用LTCC（低温共烧陶瓷工艺）技术实现三维立体集成，具有低插入损耗、高隔离度、高可靠性、体积小、重量轻、结构简单性能稳定、成品率高等优点。

Description

一种LTCC新型多边对称结构五路功分器

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，广泛应用于对电性能、体积、可靠性等有要较高要求的通信场合。

背景技术

功分器是一种微波无源器件，广泛运用于移动通信、卫星通信等系统中。功分器的作用是将一路信号能量分为两路或多路功率较小的信号能量，它是天线阵列、功率放大器、移相器等电路设计中的一个重要部件。功分器的插入损耗、隔离度、幅度与相位的平衡度等是人们关注的性能指标。随着多信道通信的发展，人们对具有低插入损耗、高隔离度、高可靠性、体积小、重量轻、结构简单性能稳定、成品率高等优点的多路功分器的需求越来越大。

LTCC（低温共烧陶瓷）技术具有优秀的三维多层立体集成技术，可以实现多路功分器的微型化。LTCC技术能够将无源元件内置于介质基板内部，设计灵活多样，具有很高的集成度和可靠性，能够耐高温、高湿等目前已经成为无源器件集成的主要技术。利用LTCC技术能够很好的加工出微型化、损耗小、可靠性高的微波器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一款LTCC新型多边对称结构五路功分器，实现低插入损耗、高隔离度、高可靠性、体积小、重量轻、结构简单性能稳定、成品率高的新型多边对称结构的微波五功分器。

实现本发明目的的技术方案是：一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，从上往下共包含四个部分，第一部分为五个隔离电阻，第二个部分为公共连接层G1，这五个隔离电阻与公共连接层G1连接在一起，第三个部分为五个电感五个电容，第四个部分为接地层GND。50欧姆特征阻抗的输入端口P1与输入连接引线Lin一端连接，连接柱H1上端与输入连接引线Lin另一端相连，连接柱H1下端与第六电容C6上级板连接，第六电容C6下级板为接地层GND。第一电感L1第二电感L2第三电感L3第四电感L4第五电感L5均为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层。50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2与第一输出连接引线Lout1的一端以及第一电容C1的下级板连接，第一输出连接引线Lout1的另一端与第一电感L1的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3与第二输出连接引线Lout2的一端以及第二电容C2的下级板连接，第二输出连接引线Lout2的另一端与第二电感L2的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4与第三输出连接引线Lout3的一端以及第三电容C3的下级板连接，第三输出连接引线Lout3的另一端与第三电感L3的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5与第四输出连接引线Lout4的一端以及第四电容C4的下级板连接，第四输出连接引线Lout4的另一端与第四电感L4的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6与第五输出连接引线Lout5的一端以及第五电容C5的下级板连接，第五输出连接引线Lout5的另一端与第五电感L5的第一层连接。第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5上级板均为公共连接层G1。第一电感L1第五层、第二电感L2第五层、第三电感L3第五层第四电感L4第五层第五电感L5第五层分别与连接柱H1上端相连。隔离电阻均位于封装表面，第一隔离电阻R1一端与50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2连接，另一端与公共连接层G1相连，第二隔离电阻R2一端与50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3连接，另一端与公共连接层G1相连，第三隔离电阻R3一端与50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4连接，另一端与公共连接层G1相连，第四隔离电阻R4一端与50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5连接，另一端与公共连接层G1相连，第五隔离电阻R5一端与50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6连接，另一端与公共连接层G1相连。第一接地端口P7、第二接地端口P8、第三接地端口P9、第四接地端口P10、第五接地端口P11、第六接地端口P12均与接地层GND相连。

所有集总参数元件电容均采用金属-介质-金属形式的结构，电感均采用三维多层螺旋式结构。五路功分器只有一个接地层，而公共连接层采用印刷技术印刷在功分器封装表面，属于新型结构。隔离电阻均位于功分器封装表面，采用SMT贴片电阻。

与现有技术相比，本发明采用LTCC技术进行工艺生产，所带来的显著优点是：高可靠性、体积小、重量轻、结构简单性能稳定、成品率高。

附图说明

图1（a）是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器的内部结构图，图1（b）是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器的封装表面。

图2是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器插入损耗曲线图。

图3是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器相位曲线图。

图4是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器回波损耗曲线图。

图5是本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器隔离度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

结合图1（a）、（b），一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，包括50欧姆特征阻抗的输入端口P1、50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2、50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3、50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4、50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5、50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6、第一接地端口P7、第二接地端口P8、第三接地端口P9、第四接地端口P10、第五接地端口P11、第六接地端口P12、接地层GND、输入连接引线Lin、连接柱H1、第六电容C6、第一输出连接引线Lout1、第一电感L1、第一电容C1、第一隔离电阻R1、第二输出连接引线Lout2、第二电感L2、第二电容C2、第二隔离电阻R2、第三输出连接引线Lout3、第三电感L3、第三电容C3、第三隔离电阻R3、第四输出连接引线Lout4、第四电感L4、第四电容C4、第四隔离电阻R4、第五输出连接引线Lout5、第五电感L5、第五电容C5、第五隔离电阻R5、公共连接层G1。

该LTCC新型多边对称结构五路功分器从上往下共包含四个部分，第一部分为五个隔离电阻，第二个部分为公共连接层G1，这五个隔离电阻与公共连接层G1连接在一起，第三个部分为五个电感五个电容，第四个部分为接地层GND。50欧姆特征阻抗的输入端口P1与输入连接引线Lin一端连接，连接柱H1上端与输入连接引线Lin另一端相连，连接柱H1下端与第六电容C6上级板连接，第六电容C6下级板为接地层GND。第一电感L1第二电感L2第三电感L3第四电感L4第五电感L5均为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层。50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2与第一输出连接引线Lout1的一端以及第一电容C1的下级板连接，第一输出连接引线Lout1的另一端与第一电感L1的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3与第二输出连接引线Lout2的一端以及第二电容C2的下级板连接，第二输出连接引线Lout2的另一端与第二电感L2的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4与第三输出连接引线Lout3的一端以及第三电容C3的下级板连接，第三输出连接引线Lout3的另一端与第三电感L3的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5与第四输出连接引线Lout4的一端以及第四电容C4的下级板连接，第四输出连接引线Lout4的另一端与第四电感L4的第一层连接。50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6与第五输出连接引线Lout5的一端以及第五电容C5的下级板连接，第五输出连接引线Lout5的另一端与第五电感L5的第一层连接。第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5上级板均为公共连接层G1。第一电感L1第五层、第二电感L2第五层、第三电感L3第五层第四电感L4第五层第五电感L5第五层分别与连接柱H1上端相连。隔离电阻均位于封装表面，第一隔离电阻R1一端与50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2连接，另一端与公共连接层G1相连，第二隔离电阻R2一端与50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3连接，另一端与公共连接层G1相连，第三隔离电阻R3一端与50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4连接，另一端与公共连接层G1相连，第四隔离电阻R4一端与50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5连接，另一端与公共连接层G1相连，第五隔离电阻R5一端与50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6连接，另一端与公共连接层G1相连。第一接地端口P7、第二接地端口P8、第三接地端口P9、第四接地端口P10、第五接地端口P11、第六接地端口P12均与接地层GND相连。

50欧姆特征阻抗的输入端口P1、50欧姆特征阻抗的第一输出端口P2、50欧姆特征阻抗的第二输出端口P3、50欧姆特征阻抗的第三输出端口P4、50欧姆特征阻抗的第四输出端口P5、50欧姆特征阻抗的第五输出端口P6、第一接地端口P7、第二接地端口P8、第三接地端口P9、第四接地端口P10、第五接地端口P11、第六接地端口P12、接地层GND、输入连接引线Lin、连接柱H1、第六电容C6、第一输出连接引线Lout1、第一电感L1、第一电容C1、第一隔离电阻R1、第二输出连接引线Lout2、第二电感L2、第二电容C2、第二隔离电阻R2、第三输出连接引线Lout3、第三电感L3、第三电容C3、第三隔离电阻R3、第四输出连接引线Lout4、第四电感L4、第四电容C4、第四隔离电阻R4、第五输出连接引线Lout5、第五电感L5、第五电容C5、第五隔离电阻R5、公共连接层G1均采用LTCC低温共烧陶瓷工艺技术实现。所有集总参数元件电容均采用金属-介质-金属形式的结构，电感均采用三维多层螺旋式结构，五路功分器只有一个接地层，而公共连接层G1采用印刷技术印刷在功分器封装表面，属于新型结构。隔离电阻均位于功分器封装表面，采用SMT贴片电阻。

一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，采用LTCC（多层低温共烧陶瓷工艺）技术实现，在大约900℃温度下对金属图形和低温共烧陶瓷材料进行烧结，所以具有很好的稳定度和很高的可靠性。

本发明一种LTCC新型多边对称结构五路功分器的尺寸为半径为3.5mm的六边形高为0.9mm，工作带宽为1.25GHz~1.35GHz，从图2、图3、图4以及图5看出，功分器输入与输出端口的回波损耗均大于20dB，五个输出端口的幅度差小于1dB, 相位差小于5度，各个输出端口之间的隔离度均大于20dB。

Claims

1.一种LTCC新型多边对称结构五路功分器，其特征在于：该LTCC新型多边对称结构五路功分器从上往下共包含四个部分，第一部分为五个隔离电阻，第二个部分为公共连接层（G1），这五个隔离电阻与公共连接层（G1）连接在一起，第三个部分为五个电感五个电容，第四个部分为接地层（GND）；50欧姆特征阻抗的输入端口（P1）与输入连接引线（Lin）一端连接，连接柱（H1）上端与输入连接引线（Lin）另一端相连，连接柱（H1）下端与第六电容（C6）上级板连接，第六电容（C6）下级板为接地层（GND）；第一电感（L1）第二电感（L2）第三电感（L3）第四电感（L4）第五电感（L5）均为五层，从上往下依次为第一、二、三、四、五层；50欧姆特征阻抗的第一输出端口（P2）与第一输出连接引线（Lout1）的一端以及第一电容（C1）的下级板相连，第一输出连接引线（Lout1）的另一端与第一电感（L1）的第一层连接；50欧姆特征阻抗的第二输出端口（P3）与第二输出连接引线（Lout2）的一端以及第二电容（C2）的下级板连接，第二输出连接引线（Lout2）的另一端与第二电感（L2）的第一层连接；50欧姆特征阻抗的第三输出端口（P4）与第三输出连接引线（Lout3）的一端以及第三电容（C3）的下级板连接，第三输出连接引线（Lout3）的另一端与第三电感（L3）的第一层连接；50欧姆特征阻抗的第四输出端口（P5）与第四输出连接引线（Lout4）的一端以及第四电容（C4）的下级板连接，第四输出连接引线（Lout4）的另一端与第四电感（L4）的第一层连接；50欧姆特征阻抗的第五输出端口（P6）与第五输出连接引线（Lout5）的一端以及第五电容（C5）的下级板连接，第五输出连接引线（Lout5）的另一端与第五电感（L5）的第一层连接；第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）、第五电容（C5）上级板均为公共连接层（G1）；第一电感（L1）第五层、第二电感（L2）第五层、第三电感（L3）第五层、第四电感（L4）第五层、第五电感（L5）第五层分别与连接柱（H1）上端相连；隔离电阻均位于封装表面，第一隔离电阻（R1）一端与50欧姆特征阻抗的第一输出端口（P2）连接，另一端与公共连接层（G1）相连，第二隔离电阻（R2）一端与50欧姆特征阻抗的第二输出端口（P3）连接，另一端与公共连接层（G1）相连，第三隔离电阻（R3）一端与50欧姆特征阻抗的第三输出端口（P4）连接，另一端与公共连接层（G1）相连，第四隔离电阻（R4）一端与50欧姆特征阻抗的第四输出端口（P5）连接，另一端与公共连接层（G1）相连，第五隔离电阻（R5）一端与50欧姆特征阻抗的第五输出端口（P6）连接，另一端与公共连接层（G1）相连；

第一接地端口（P7）、第二接地端口（P8）、第三接地端口（P9）、第四接地端口（P10）、第五接地端口（P11）、第六接地端口（P12）均与接地层（GND）相连。

2.根据权利要求1所述的LTCC新型多边对称结构五路功分器，其特征在于：所述50欧姆特征阻抗的输入端口（P1）、50欧姆特征阻抗的第一输出端口（P2）、50欧姆特征阻抗的第二输出端口（P3）、50欧姆特征阻抗的第三输出端口（P4）、50欧姆特征阻抗的第四输出端口（P5）、50欧姆特征阻抗的第五输出端口（P6）、第一接地端口（P7）、第二接地端口（P8）、第三接地端口（P9）、第四接地端口（P10）、第五接地端口（P11）、第六接地端口（P12）、接地层（GND）、输入连接引线（Lin）、连接柱（H1）、第六电容（C6）、第一输出连接引线（Lout1）、第一电感（L1）、第一电容（C1）、第一隔离电阻（R1）、第二输出连接引线（Lout2）、第二电感（L2）、第二电容（C2）、第二隔离电阻（R2）、第三输出连接引线（Lout3）、第三电感（L3）、第三电容（C3）、第三隔离电阻（R3）、第四输出连接引线（Lout4）、第四电感（L4）、第四电容（C4）、第四隔离电阻（R4）、第五输出连接引线（Lout5）、第五电感（L5）、第五电容（C5）、第五隔离电阻（R5）、公共连接层（G1）均采用LTCC低温共烧陶瓷工艺技术实现。

3.根据权利要求1所述的LTCC新型多边对称结构五路功分器，其特征在于：所述的电容均采用金属-介质-金属形式的结构，电感均采用三维多层螺旋结构，公共连接层（G1）采用印刷技术印刷在功分器封装表面，隔离电阻均位于功分器封装表面，采用SMT贴片电阻。