CN107579325A - 一种低噪放滤波功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪放滤波功分器，由一个低噪声放大器WFD、一个滤波器和一个功分器组成。采用低温共烧陶瓷技术，将低噪声放大器集成在滤波器和功分器上来实现功能。本发明实现了一种噪声影响小，电性能优异，温度性能稳定的新结构低噪放滤波功分器。可应用于收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器以及远端/数字无线宽带头端设备等应用设计。

Description

一种低噪放滤波功分器

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体是一种低噪放滤波功分器。

背景技术

近年来，微波通信，军事无线通讯等领域快速发展的需求，使得无线通信的技术不断更新，无线通信的电子器件不断升级。电子器件微型化、集成化、稳定性能高易于批量加工等优势成为当今的生产潮流。以低温共烧陶瓷技术为基础的众多种类无源器件已应用在许多国防尖端设备中，而集成有源芯片的无源器件的发展势头也会越来越迅猛

低温共烧陶瓷技术制成的无源集成器件和模块具有许多优点，首先，陶瓷材料具有优良的高频高Q特性;第二，使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因子;第三，可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性;第四，可将无源组件埋入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度;第五，具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm的细线结构。另外，非连续式的生产工艺允许对生坯基板进行检查，从而 提高成品率，降低生产成本。

发明内容

本发明旨在提出一种低噪放滤波功分器，采用低温共烧陶瓷技术，实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、批量一致性好、成本低、温度性能稳定的低噪滤波功分器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种低噪放滤波功分器，包括一个低噪声放大器WFD、一个滤波器和一个功分器，低噪声放大器贴装在功分器的上表面，低噪声放大器一端接有芯片输入线Rin，另一端接有芯片输出线Rout，低噪放滤波功分器一端是贴装有50欧姆阻抗的输入端口P1，低噪放滤波功分器的后侧贴装有低噪放大器WFD的电压控制端接口P2，前侧贴装电压控制端口P3。

低噪放滤波功分器包括低噪WFD芯片下面的功分器，第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2通过滤波器输出线Lout相连，螺旋电感的下面是两个接地电容C5和C6。功分输出的两个端口P4和P5接在低噪放滤波功分器的前侧

低噪放滤波功分器还包括右侧的电容加载滤波器，低噪放大器的输出Rout端接金属柱H5，下端接输入电感Lin。还有第一阶梯电容加载梯谐振阻抗单元、第二阶电容加载梯谐振阻抗单元、第三阶电容加载梯谐振阻抗单元、第四阶电容加载梯谐振阻抗单元、Z形级间交叉耦合带状线Z1，最后通过输出电感Lout接到功分器。所述阶梯谐振阻抗电容加载滤波器设在一个4层电路基板上，所述4层电路基板从上至下依次设有第一加载电容层、第二阶梯谐振阻抗带状线层、第三交叉耦合带状线层、第四加载电容层。

第一电容加载阶梯谐振单元包括第一阶梯谐振阻抗带状线T1、金属柱H1、第一加载电容C1，第一阶梯谐振阻抗带状线T1包括带状线T11和带状线T12，其中带状线T11的宽度大于带状线T12的宽度，带状线T12前端接地，带状线T11末端与金属柱H1顶部连接，金属柱H1底部与第一加载电容C1连接，第一电容加载阶梯谐振单元通过带状线T11末端与输入电感Lout连接。

第二电容加载阶梯谐振单元包括第二阶梯谐振阻抗带状线T2、金属柱H2、第二加载电容C2，第二阶梯谐振阻抗带状线T2包括带状线T21和带状线T22，其中带状线T21的宽度小于带状线T22的宽度，带状线T21后端接地，带状线T22前端与金属柱H2底部连接，金属柱H2顶部与第二加载电容C2连接。

第三电容加载阶梯谐振单元包括第三阶梯谐振阻抗带状线T3、金属柱H3、第三加载电容C3，第三阶梯谐振阻抗带状线T3包括带状线T31和带状线T32，其中带状线T31的宽度小于带状线T32的宽度，带状线T31后端接地，带状线T32前端与金属柱H3顶部连接，金属柱H3底部与第三加载电容C3连接。

第四电容加载阶梯谐振单元包括第四阶梯谐振阻抗带状线T4，金属柱T4、第四加载电容C4，第四阶梯谐振阻抗带状线T4包括带状线T41和带状线T42，其中带状线T42的宽度小于带状线T41的宽度，带状线T42前端接地，带状线T41后端与金属柱H4底部连接，金属柱H4顶部与第四加载电容C4连接，第四电容加载阶梯谐振单元通过带状线T41末端与输出电感Lin连接。

所述带状线T11、带状线T22、带状线T32、带状线T41长度宽度均相等，所述带状线T12、带状线T21、带状线T31、带状线T42长度宽度均相等，第二加载电容C2、第四加载电容C4位于各级阶梯谐振阻抗带状线上方，第一加载电容C1、第三加载电容C3位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方。所述第一Z形级间交叉耦合带状线Z1位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方，位于第一加载电容C1、第三加载电容C3层上方。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：采用低温共烧陶瓷技术，是一种体积小、精度高、稳定性能好，具有多项功能的LTCC低噪放滤波功分器，具有低噪放大的LTCC带通滤波功分的功能，具有高Q值，易于集成有源芯片。

附图说明

图1是本发明一种低噪放芯片的结构示意图。

图2是本发明一种阶梯谐振阻抗电容加载滤波器的结构图。

图3是本发明一种功分器结构图.

图4是本发明阶梯谐振阻抗电容加载滤波器的插损态输出端口的幅频特性曲线。

图5是本发明信号经滤波，再通过功分器输出的两个端口特性曲线。

具体实施方式

一种低噪放滤波功分器，包括一个低噪声放大器WFD、一个滤波器、一个功分器，低噪声放大器贴装在功分器的上表面、低噪声放大器一端接有芯片输入线Rin，另一端接有芯片输出线Rout，低噪放滤波功分器一侧是贴装有50欧姆阻抗的输入端口P1，低噪放滤波功分器的后侧贴装有低噪放大器WFD的电压控制端接口P2，前侧贴装电压控制端口P3。

低噪放滤波功分器包括低噪WFD芯片下面的功分器，第一螺旋电感L1和第二螺旋电感L2通过滤波器输出线Lout相连，螺旋电感的下面是两个接地电容C5和C6。功分输出的两个端口P4和P5接在低噪放滤波功分器的前侧

低噪放滤波功分器还包括右侧的电容加载滤波器，低噪放大器的输出Rout端接金属柱H5，下端接输入电感Lin。还有第一阶梯电容加载梯谐振阻抗单元、第二阶电容加载梯谐振阻抗单元、第三阶电容加载梯谐振阻抗单元、第四阶电容加载梯谐振阻抗单元、Z形级间交叉耦合带状线Z1，最后通过输出电感Lout接到功分器。所述阶梯谐振阻抗电容加载滤波器设在一个4层电路基板上，所述4层电路基板从上至下依次设有第一加载电容层、第二阶梯谐振阻抗带状线层、第三交叉耦合带状线层、第四加载电容层。

第一电容加载阶梯谐振单元包括第一阶梯谐振阻抗带状线T1、金属柱H1、第一加载电容C1，第一阶梯谐振阻抗带状线T1包括带状线T11和带状线T12，其中带状线T11的宽度大于带状线T12的宽度，带状线T12前端接地，带状线T11末端与金属柱H1顶部连接，金属柱H1底部与第一加载电容C1连接，第一电容加载阶梯谐振单元通过带状线T11末端与输入电感Lout连接。

第二电容加载阶梯谐振单元包括第二阶梯谐振阻抗带状线T2、金属柱H2、第二加载电容C2，第二阶梯谐振阻抗带状线T2包括带状线T21和带状线T22，其中带状线T21的宽度小于带状线T22的宽度，带状线T21后端接地，带状线T22前端与金属柱H2底部连接，金属柱H2顶部与第二加载电容C2连接。

第三电容加载阶梯谐振单元包括第三阶梯谐振阻抗带状线T3、金属柱H3、第三加载电容C3，第三阶梯谐振阻抗带状线T3包括带状线T31和带状线T32，其中带状线T31的宽度小于带状线T32的宽度，带状线T31后端接地，带状线T32前端与金属柱H3顶部连接，金属柱H3底部与第三加载电容C3连接。

第四电容加载阶梯谐振单元包括第四阶梯谐振阻抗带状线T4，金属柱T4、第四加载电容C4，第四阶梯谐振阻抗带状线T4包括带状线T41和带状线T42，其中带状线T42的宽度小于带状线T41的宽度，带状线T42前端接地，带状线T41后端与金属柱H4底部连接，金属柱H4顶部与第四加载电容C4连接，第四电容加载阶梯谐振单元通过带状线T41末端与输出电感Lin连接。

所述带状线T11、带状线T22、带状线T32、带状线T41长度宽度均相等，所述带状线T12、带状线T21、带状线T31、带状线T42长度宽度均相等，第二加载电容C2、第四加载电容C4位于各级阶梯谐振阻抗带状线上方，第一加载电容C1、第三加载电容C3位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方。所述第一Z形级间交叉耦合带状线Z1位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方，位于第一加载电容C1、第三加载电容C3层上方。

所述信号输入端口P1和信号输出的两个端口P4和P5均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口；

所述的一种低噪放滤波功分器，所述信号输入端P1、所述信号输出端P4、所述信号输出端P5、所述电压控制端P2、所述电压控制端P3均为外部封装引脚。

所述的一种低噪放滤波功分器，所述的低噪声放大器WFD，功分器和电容加载滤波器通过低温共烧陶瓷技术实现一体式封装。

所述的一种低噪放滤波功分器，低噪声放大器WFD模块的型号为WFD020200-G16L30，是一个性能优良宽带单片增益可控低噪声放大器。该芯片背面通孔接地，所有芯片产品经100%射频测量。工作时，信号从输入端P1，带状线Rin进入到低噪放大芯片WFD，然后经Rout和金属柱H5到达滤波器输入端第一输入电感Lin，然后信号从第一输出电感Lout输出，输出的信号是功分器的输入信号，通过端口P4和端口P5输出信号。

本发明所述的一种低噪放滤波功分器的尺寸为6.9mm×2mm×1.5mm，其性能可从图4和图5看出，此低噪放滤波功分器的中心频率为3.6GHz,带宽3.4GHz~3.8GHz，电容加载滤波器的插损为1.3dB左右，低噪放滤波功分的插损为4.6dB左右，性能较好。

Claims (4)

1.一种低噪放滤波功分器，其特征在于：包括一个低噪声放大器WFD、一个滤波器和一个功分器；低噪声放大器贴装在功分器的上表面、低噪声放大器一端接有芯片输入线(Rin)，另一端接芯片输出线(Rout)，低噪放滤波功分器一侧贴装有50欧姆阻抗的输入端口(P1)，低噪放滤波功分器的后侧贴装有低噪放大器WFD的电压控制端接口(P2)，前侧贴装电压控制端口（P3）；低噪放滤波功分器包括低噪WFD芯片下面的功分器，第一螺旋电感（L1）和第二螺旋电感（L2）通过滤波器输出线（Lout）相连，螺旋电感的下面是两个接地电容（C5）和（C6）；功分输出的两个端口（P4）和（P5）接在低噪放滤波功分器的前侧；

低噪放滤波功分器还包括一端的电容加载滤波器，低噪放大器的输出（Rout）端接金属柱(H5)，下端接输入电感（Lin）；还包括第一阶梯电容加载梯谐振阻抗单元、第二阶电容加载梯谐振阻抗单元、第三阶电容加载梯谐振阻抗单元、第四阶电容加载梯谐振阻抗单元、Z形级间交叉耦合带状线（Z1），最后通过输出电感(Lout)接到功分器；阶梯谐振阻抗电容加载滤波器设在一个4层电路基板上，所述4层电路基板从上至下依次设有第一加载电容层、第二阶梯谐振阻抗带状线层、第三交叉耦合带状线层、第四加载电容层；

第一电容加载阶梯谐振单元包括第一阶梯谐振阻抗带状线（T1）、金属柱（H1）、第一加载电容（C1），第一阶梯谐振阻抗带状线（T1）包括带状线（T11）和带状线（T12），其中带状线（T11）的宽度大于带状线（T12）的宽度，带状线（T12）前端接地，带状线（T11）末端与金属柱（H1）顶部连接，金属柱（H1）底部与第一加载电容（C1）连接，第一电容加载阶梯谐振单元通过带状线（T11）末端与输入电感（Lout）连接；

第二电容加载阶梯谐振单元包括第二阶梯谐振阻抗带状线（T2）、金属柱（H2）、第二加载电容（C2），第二阶梯谐振阻抗带状线（T2）包括带状线（T21）和带状线（T22），其中带状线（T21）的宽度小于带状线（T22）的宽度，带状线（T21）后端接地，带状线（T22）前端与金属柱（H2）底部连接，金属柱（H2）顶部与第二加载电容（C2）连接；

第三电容加载阶梯谐振单元包括第三阶梯谐振阻抗带状线（T3）、金属柱（H3）、第三加载电容（C3），第三阶梯谐振阻抗带状线（T3）包括带状线（T31）和带状线（T32），其中带状线（T31）的宽度小于带状线（T32）的宽度，带状线（T31）后端接地，带状线（T32）前端与金属柱（H3）顶部连接，金属柱（H3）底部与第三加载电容（C3）连接；

第四电容加载阶梯谐振单元包括第四阶梯谐振阻抗带状线（T4）、金属柱（T4）、第四加载电容（C4），第四阶梯谐振阻抗带状线（T4）包括带状线（T41）和带状线（T42），其中带状线（T42）的宽度小于带状线（T41）的宽度，带状线（T42）前端接地，带状线（T41）后端与金属柱（H4）底部连接，金属柱（H4）顶部与第四加载电容（C4）连接，第四电容加载阶梯谐振单元通过带状线（T41）末端与输出电感（Lin）连接；

带状线（T11）、带状线（T22）、带状线（T32）、带状线（T41）长度宽度均相等，带状线（T12）、带状线（T21）、带状线（T31）、带状线（T42）长度宽度均相等，第二加载电容（C2）、第四加载电容（C4）位于各级阶梯谐振阻抗带状线上方，第一加载电容（C1）、第三加载电容（C3）位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方；第一Z形级间交叉耦合带状线（Z1）位于各级阶梯谐振阻抗带状线下方，位于第一加载电容（C1）、第三加载电容（C3）层上方。

2.如权利要求1所述的低噪放滤波功分器，其特征在于：所述信号输入端（P1）、所述信号输出端（P4）、所述信号输出端（P5）、所述电压控制端（P2）、所述电压控制端（P3）均为外部封装引脚。

3.如权利要求1所述的低噪放滤波功分器，其特征在于：所述的低噪声放大器WFD、功分器和电容加载滤波器通过低温共烧陶瓷技术实现一体式封装。

4.如权利要求1所述的低噪放滤波功分器，其特征在于：低噪声放大器WFD模块的型号为WFD020200-G16L30，该芯片背面通孔接地。