CN107464977A

CN107464977A - 一种ltcc侧贴电阻s波段四功分器

Info

Publication number: CN107464977A
Application number: CN201710760747.0A
Authority: CN
Inventors: 张亚君; 孙超; 戴永胜
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2017-12-12

Abstract

本发明公开了一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器，此集总结构的功分器采用特定的侧贴电阻紧凑对称结构，结构中的电感电容电阻等元件，均为集总参数元件，采用多层低温共烧陶瓷，可以实现元件的三维立体结构。此项发明体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定，可将输入信号等分到四个输出端口。本发明利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小、精度高、紧密型好、损耗小的器件，可单独使用。

Description

一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器

技术领域

本发明涉及功分器领域，特别涉及一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器。

背景技术

近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波功率放大器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，功分器已经成为接收和发射支路中的关键电子部件，描述这种部件性能的主要指标有：工作频率范围、插入损耗、阻带衰减、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。

专利CN204315698ULTCC中设计实现的一分四功分器的体积320mm*33mm*0.79mm，相对于本发明中的3.3mm×3.3mm×1.1mm，体积过大，是大部分一分四功分器的缺点。本发明采用低温共烧陶瓷技术，可显著降低尺寸。该技术在成本和集成封装方面有很大优势，在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性、器件可靠性等方面都具有许多优点。LTCC材料的介电常数可根据材料不同在很大范围内变化，增加了电路设计的灵活性；LTCC陶瓷材料还具有较高的品质因数，并使用电导率高的金属材料作为导体，因而有利于减小电路系统的损耗。LTCC技术结合了共烧技术和厚膜技术的优点，减少了昂贵、重复的烧结过程，所有电路被叠层热压并一次烧结，印制精度高，有利于生产效率的提高，降低成本。

发明内容

此项发明的目的在于提供一种新型侧贴电阻S波段的四功分器，该功分器具有精度高、紧密型好、损耗小等优点。

实现此项发明目的的技术方案是：一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器，包括输入端口P2、第一输出端口P1、第二输出端口P3、第三输出端口P5、第四输出端口P7，输入引线Lin、第一输出引线Lout1、第二输出引线Lout2、第三输出引线Lout3、第四输出引线Lout4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、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、连接柱H1、接地层GND、第一接地端口P4、第二接地端口P6、第三接地端口P8。

四个电感在同一平面，电感采用螺旋环绕结构，按输入引线Lin顺时针方向分布为：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4；第二电感L2在第一电感L1的前方，第三电感L3与第四电感L4分别关于X轴和第二电感L2与第一电感L1对称；四个电容在同一平面，按输入引线Lin顺时针方向分布为：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4；第二电容C2在第一电容C1的前方，第三电容C3与第四电容C4分别关于X轴和第二电容C2与第一电容C1对称，第一电容C1位于第一电感L1的正上方，第二电容C2位于第二电感L2的正上方，第三电容C3位于第三电感L3的正上方，第四电容C4位于第四电感L4的正上方，第一电容C1下极板与第一输出端口P1连接，第二电容C2下极板与第二输出端口P3连接，第三电容C3下极板与第三输出端口P5连接，第四电容C4下极板与第四输出端口P7连接，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4的上级板为公共接板G1；第五电容C5位于四个电感下方，上极板与连接柱H1连接，下极板为接地层GND；输入端口P1通过输入引线Lin与电路连接，输入引线Lin一端与输入端口P1连接，另一端通过连接柱H1与接地电容C5连接，另外通过四条支路经过电感和四个输出端口连接；输出端口P1通过输出引线Lout1与电路连接，输出端口P2通过输出引线Lout2与电路连接，输出端口P3通过输出引线Lout3与电路连接，输出端口P4通过输出引线Lout4与电路连接，第一接地端口P4、第二接地端口P6、第三接地端口P8均与接地层GND连接。四个电感为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，第一电感L1第一层、第二电感L2第一层、第三电感L3第一层、第四电感L4第一层分别与输入引线Lin连接，下极板为接地层GND，第一电感L1第五层与第一输出引线Lout1连接，第二电感L2第五层与第二输出引线Lout2连接，第三电感L3第五层与第三输出引线Lout3连接，第四电感L4第五层与第四输出引线Lout4连接。四个隔离电阻侧贴于四功分器四个角，第一隔离电阻R1侧贴于第一输出端口P1，另一端与公共接板G1连接，第二隔离电阻R2侧贴于第二输出端口P2，另一端与公共接板G1连接，第三隔离电阻R3侧贴于第三输出端口P3，另一端与公共接板G1连接，第四隔离电阻R4侧贴于第四输出端口P4，另一端与公共接板G1连接。

本发明所述的一种侧贴电阻S波段的四功分器，采用LTCC技术，实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的新结构对称分布式电感加载型滤波器；本发明重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，可单独作为独立部件使用，可以通过全自动贴片机安装和焊接。

附图说明

图1（a）是本发明一种LTCC集总对称结构四功分器的内部结构示意图，图1（b）是本发明一种LTCC集总对称结构四功分器的封装表面。

图2是本发明一种LTCC集总对称结构四功分器输入端口回波损耗曲线图。

图3是本发明一种LTCC集总对称结构四功分器端口之间隔离度曲线图。

图4是本发明一种LTCC集总对称结构四功分器输出端口幅度一致性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对此项发明作进一步描述。

结合图1（a）、（b），一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器，包括输入端口P2、第一输出端口P1、第二输出端口P3、第三输出端口P5、第四输出端口P7，输入引线Lin、第一输出引线Lout1、第二输出引线Lout2、第三输出引线Lout3、第四输出引线Lout4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、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、连接柱H1、接地层GND、第一接地端口P4、第二接地端口P6、第三接地端口P8。

结合图1（a）、（b），输入端口P2、第一输出端口P1、第二输出端口P3、第三输出端口P5、第四输出端口P7，输入引线Lin、第一输出引线Lout1、第二输出引线Lout2、第三输出引线Lout3、第四输出引线Lout4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、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、连接柱H1、接地层GND、第一接地端口P4、第二接地端口P6、第三接地端口P8均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。所有电感均采用矩形三维多层集总结构,电容均采用金属-介质-金属形式的结构，隔离电阻均采用SMT贴片电阻侧贴于四功分器封装侧面，通过公共接板G1连接。

一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器，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，所以具有非常高的可靠性和温度稳定性。由于结构采用三维立体集成和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，使得成本降到最低。

本发明一种基于LTCC技术侧贴电阻S波段功分器的尺寸仅为3.3mm×3.3mm×1.1mm，其性能可从图2、图3、图4看出，带宽2.3GHz~2.7GHz，输入端口回波损耗优于15dB，端口间的隔离度均大于20dB，2、3、4 三个输出端口的幅度差小于9dB。

Claims

1.一种LTCC侧贴电阻S波段四功分器，其特征在于：包括输入端口（P2）、第一输出端口（P1）、第二输出端口（P3）、第三输出端口（P5）、第四输出端口（P7），输入引线（Lin）、第一输出引线（Lout1）、第二输出引线（Lout2）、第三输出引线（Lout3）、第四输出引线（Lout4）、第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第四电感（L4）、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）、连接柱（H1）、接地层（GND）、第一接地端口（P4）、第二接地端口（P6）、第三接地端口（P8）；

四个电感在同一平面，电感采用螺旋环绕结构，按输入引线（Lin）顺时针方向分布为：第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第四电感（L4）；第二电感（L2）在第一电感（L1）的前方，第三电感（L3）与第四电感（L4）分别关于X轴和第二电感（L2）与第一电感（L1）对称；四个电容在同一平面，按输入引线（Lin）顺时针方向分布为：第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）；第二电容（C2）在第一电容（C1）的前方，第三电容（C3）与第四电容（C4）分别关于X轴和第二电容（C2）与第一电容（C1）对称，第一电容（C1）位于第一电感（L1）的正上方，第二电容（C2）位于第二电感（L2）的正上方，第三电容（C3）位于第三电感（L3）的正上方，第四电容（C4）位于第四电感（L4）的正上方，第一电容（C1）下极板与第一输出端口（P1）连接，第二电容（C2）下极板与第二输出端口（P3）连接，第三电容（C3）下极板与第三输出端口（P5）连接，第四电容（C4）下极板与第四输出端口（P7）连接，第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）的上级板为公共接板（G1）；第五电容（C5）位于四个电感下方，上极板与连接柱（H1）连接，下极板为接地层（GND）；输入端口（P1）通过输入引线（Lin）与电路连接，输入引线（Lin）一端与输入端口（P1）连接，另一端通过连接柱（H1）与接地电容（C5）连接，另外通过四条支路经过电感和四个输出端口连接；输出端口（P1）通过输出引线（Lout1）与电路连接，输出端口（P2）通过输出引线（Lout2）与电路连接，输出端口（P3）通过输出引线（Lout3）与电路连接，输出端口（P4）通过输出引线（Lout4）与电路连接，第一接地端口（P4）、第二接地端口（P6）、第三接地端口（P8）均与接地层（GND）连接；四个电感为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，第一电感（L1）第一层、第二电感（L2）第一层、第三电感（L3）第一层、第四电感（L4）第一层分别与输入引线（Lin）连接，下极板为接地层（GND），第一电感（L1）第五层与第一输出引线（Lout1）连接，第二电感（L2）第五层与第二输出引线（Lout2）连接，第三电感（L3）第五层与第三输出引线（Lout3）连接，第四电感（L4）第五层与第四输出引线（Lout4）连接；四个隔离电阻侧贴于四功分器四个角，第一隔离电阻（R1）侧贴于第一输出端口（P1），另一端与公共接板（G1）连接，第二隔离电阻（R2）侧贴于第二输出端口（P2），另一端与公共接板（G1）连接，第三隔离电阻（R3）侧贴于第三输出端口（P3），另一端与公共接板（G1）连接，第四隔离电阻（R4）侧贴于第四输出端口（P4），另一端与公共接板（G1）连接。

2.根据权利要求1所述的LTCC侧贴电阻S波段四功分器，其特征在于：所述输入端口（P2）、第一输出端口（P1）、第二输出端口（P3）、第三输出端口（P5）、第四输出端口（P7），输入引线（Lin）、第一输出引线（Lout1）、第二输出引线（Lout2）、第三输出引线（Lout3）、第四输出引线（Lout4）、第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第四电感（L4）、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）、连接柱（H1）、接地层（GND）、第一接地端口（P4）、第二接地端口（P6）、第三接地端口（P8）结构采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

3.根据权利要求1所述的LTCC侧贴电阻S波段四功分器，其特征在于：所述第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第四电感（L4）关于坐标轴对称，均采用矩形三维集总结构，第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）关于坐标轴对称，均采用金属-介质-金属形式的结构。

4.根据权利要求1所述的LTCC侧贴电阻S波段四功分器，其特征在于：所述四个隔离电阻均采用SMT贴片电阻，侧贴于四功分器封装侧面。