CN107611531A

CN107611531A - 一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器

Info

Publication number: CN107611531A
Application number: CN201710717815.5A
Authority: CN
Inventors: 王鑫; 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: 2018-01-19

Abstract

本发明公开了一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器。该滤波衰减器包括数控衰减芯片和超宽带滤波器，其中数控衰减芯片贴装于超宽带滤波器之上，并在超宽带滤波器上预留芯片焊接接口及焊接位置；所述超宽带滤波器的上表面贴装有数控衰减芯片、第一带状线和第二带状线，第一带状线和第二带状线均连接数控衰减芯片，所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的一端贴装信号输入端口，另一端贴装信号输出端口，一个侧面贴装第一接地端，另一个侧面依次贴装数控衰减芯片的第一～第十电压控制端接口、第二接地端。本发明体积小、结构简单、可靠性高、批量一致性好，可应用于卫星通信、军事通信场合和相应的电路及通信系统中。

Description

一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器

技术领域

本发明属于集成芯片滤波器技术领域，特别是一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器。

背景技术

近年来，无线通信，卫星军事通信等领域飞速发展，对其通信电子系统提出了更高的要求，微型化、高性能、成本低易于批量加工等优势成为当今电子器件领域研究的重要方向，对微波滤波器的性能、尺寸、稳定性有着越来越高的要求。以低温共烧陶瓷技术为基础的众多种类无源器件，如滤波器、双工器、功分器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也将在以后的电子系统中发挥重要的作用。

低温共烧陶瓷技术是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能模块。低温共烧陶瓷技术在批量生产、集成封装、高品质、设计灵活以及高频性能方面都有着明显的优势，已成为无源集成的主流技术。其具有高Q值、易于集成有源芯片、散热性好、稳定性高、耐高温、冲震的优点，利用低温共烧陶瓷技术，可以很好的加工出尺寸小、精度高、紧密型好、损耗小的微型微波器件。

然而，现有的滤波衰减器往往存在体积大、结构复杂的问题，并且可靠性低、成本高，难以进行批量生产和广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种体积小、可靠性高、批量一致性好的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，包括数控衰减芯片WSD和超宽带滤波器F，所述超宽带滤波器F的上表面贴装有数控衰减芯片WSD、第一带状线Lin和第二带状线Lout，第一带状线Lin和第二带状线Lout均连接数控衰减芯片WSD，所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的一端贴装信号输入端口P1，另一端贴装信号输出端口P2，一个侧面贴装第一接地端GND1，另一个侧面依次贴装数控衰减芯片WSD的第一电压控制端接口P3、第二电压控制端接口P4、第三电压控制端接口P5、第四电压控制端接口P6、第五电压控制端接口P7、第六电压控制端接口P8、第七电压控制端接口P9、第八电压控制端接口P10、第九电压控制端接口P11、第十电压控制端接口P12、第二接地端GND2；

所述超宽带滤波器F包括金属柱H1、第二输入电感Lin2、第一耦合线L1、第二耦合线L2、第三接地耦合线L3、第一接地短路枝节Ld1、第二接地短路枝节Ld2、下缺陷地SD1、上缺陷地SD2；所述第一耦合线L1一端与第二输入电感Lin2相连，另一端与第二耦合线L2一端相连，同时与第三接地耦合线L3一端相连，第三接地耦合线L3的另一端接地；所述第一接地短路枝节Ld1一端与第一耦合线L1一端相连，另一端接地；第二接地短路枝节Ld2一端与第二耦合线L2另一端相连，另一端接地；其中第一耦合线L1与第二耦合线L2长度宽度相等，呈对称分布；第一接地短路枝节Ld1与第二接地短路枝节Ld2长度宽度相等，呈对称分布；金属柱H1底部与第二输入电感Lin2相连，金属柱H1顶部与第二带状线Lout相连；第二带状线Lout为外部贴装数控衰减芯片WSD预留的输出焊接端口，下缺陷地SD1第一开孔包括依次相连的第一矩形开孔R1、第一长条形开孔R2和第二矩形开孔R3，其中第一矩形开孔R1和第二矩形开孔R3的面积相同；下缺陷地SD1第二开孔包括依次相连的第三矩形开孔R4、第二长条形开孔R5和第四矩形开孔R6，其中第三矩形开孔R4的面积大于第四矩形开孔R6的面积；下缺陷地SD1第三开孔包括依次相连的第五矩形开孔R7、第三长条形开孔R8和第六矩形开孔R9，其中第五矩形开孔R7和第六矩形开孔R9的面积相同；上缺陷地SD2与下缺陷地SD1结构相同。

进一步地，所述信号输入端口P1和信号输出端口P2均为共面波导结构的50欧姆阻抗匹配端口。

进一步地，所述信号输入端口P1、信号输出端口P2、第一电压控制端接口P3、第二电压控制端接口P4、第三电压控制端接口P5、第四电压控制端接口P6、第五电压控制端接口P7、第六电压控制端接口P8、第七电压控制端接口P9、第八电压控制端接口P10、第九电压控制端接口P11、第十电压控制端接口P12均为外部封装引脚。

进一步地，所述信号输入端口P1、信号输出端口P2、第一电压控制端接口P3、第二电压控制端接口P4、第三电压控制端接口P5、第四电压控制端接口P6、第五电压控制端接口P7、第六电压控制端接口P8、第七电压控制端接口P9、第八电压控制端接口P10、第九电压控制端接口P11、第十电压控制端接口P12的上端均设有延伸折弯部，贴装在微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器上表面，下端均设有延伸折弯部，贴装在微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器下表面。

进一步地，所述数控衰减芯片WSD和所述滤波器F通过低温共烧陶瓷技术实现一体式集成封装。

进一步地，所述数控衰减芯片WSD模块的型号为WSD000120-06。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过将数控衰减芯片贴装于超宽带滤波器之上做集成设计，在设计超宽带滤波器时预留芯片焊接接口及焊接位置，可有效电路系统空间，提高器件集成率；(2)具有体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单的优点，成品率高、批量一致性好且温度性能稳定；(3)以集成芯片的形式实现了带可数控的衰减功能的超宽带滤波器，易于批量加工，可应用于卫星通信，军事通信等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的电路及通信系统中。

附图说明

图1是本发明微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的电路原理图。

图2是本发明微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的结构示意图。

图3是本发明微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的外部结构图。

图4是本发明中的超宽带滤波器F的结构示意图。

图5是本发明中的超宽带滤波器F的内部结构图。

图6是本发明中的超宽带滤波器F的缺陷地示意图。

图7是本发明中的插损态输出端口的幅频特性曲线图。

图8是本发明中的8dB衰减时输出端口的幅频特性曲线图。

具体实施方式

如图1～6所示的一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，包括数控衰减芯片WSD和超宽带滤波器F，所述超宽带滤波器F的上表面贴装有数控衰减芯片WSD、第一带状线Lin和第二带状线Lout，第一带状线Lin和第二带状线Lout均连接数控衰减芯片WSD，所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的一端贴装信号输入端口P1，另一端贴装信号输出端口P2，一侧贴装第一接地端GND1，另一侧依次贴装有数控衰减芯片WSD的第一电压控制端接口P3、第二电压控制端接口P4、第三电压控制端接口P5、第四电压控制端接口P6、第五电压控制端接口P7、第六电压控制端接口P8、第七电压控制端接口P9、第八电压控制端接口P10、第九电压控制端接口P11、第十电压控制端接口P12、第二接地端GND2；

进一步地，所述数控衰减芯片WSD模块的型号为WSD000120-06。

本发明所述的一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，工作时，信号从输入端P1，经过第一带状线Lin进入到数控衰减芯片WSD，然后经第二带状线Lout和金属柱H1到达超宽带滤波器F输入端的第二输入电感Lin2，最后信号从第二耦合线L2经过输出端P2输出。

图7是本发明中的插损态输出端口的幅频特性曲线图，由于滤波单元与衰减单元本身存在损耗，所以当该发明处于正常无衰减工作模式时，整个通带会有3dB左右的损耗；图8是本发明中的8dB衰减时输出端口的幅频特性曲线图，当该滤波器衰减器工作在8dB衰减状态时，衰减器在正常工作模式下插入损耗再衰减8dB，其插入损耗如图8所示。

本发明所述的一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，采用低温共烧陶瓷技术，通过将数控衰减芯片利用低温共烧陶瓷技术集成在滤波器表面，生产出具有两项功能的超宽带滤波器，即带衰减功能的超宽带滤波器，其具有高Q值，易于集成有源芯片，散热性好，稳定性高，耐高温，冲震等优点；本发明具有易于实现多层布线与封装一体化结构的优点，进一步减小体积和重量，提高了可靠性；本发明具有与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性的优点。

Claims

1.一种微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于：包括数控衰减芯片WSD和超宽带滤波器F，所述超宽带滤波器F的上表面贴装有数控衰减芯片WSD、第一带状线(Lin)和第二带状线(Lout)，第一带状线(Lin)和第二带状线(Lout)均连接数控衰减芯片WSD，所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器的一端贴装信号输入端口(P1)，另一端贴装信号输出端口(P2)，一个侧面贴装第一接地端(GND1)，另一个侧面依次贴装数控衰减芯片WSD的第一电压控制端接口(P3)、第二电压控制端接口(P4)、第三电压控制端接口(P5)、第四电压控制端接口(P6)、第五电压控制端接口(P7)、第六电压控制端接口(P8)、第七电压控制端接口(P9)、第八电压控制端接口(P10)、第九电压控制端接口(P11)、第十电压控制端接口(P12)、第二接地端(GND2)；

所述超宽带滤波器F包括金属柱(H1)、第二输入电感(Lin2)、第一耦合线(L1)、第二耦合线(L2)、第三接地耦合线(L3)、第一接地短路枝节(Ld1)、第二接地短路枝节(Ld2)、下缺陷地(SD1)、上缺陷地(SD2)；所述第一耦合线(L1)一端与第二输入电感(Lin2)相连，另一端与第二耦合线(L2)一端相连，同时与第三接地耦合线(L3)一端相连，第三接地耦合线(L3)的另一端接地；所述第一接地短路枝节(Ld1)一端与第一耦合线(L1)一端相连，另一端接地；第二接地短路枝节(Ld2)一端与第二耦合线(L2)另一端相连，另一端接地；其中第一耦合线(L1)与第二耦合线(L2)长度宽度相等，呈对称分布；第一接地短路枝节(Ld1)与第二接地短路枝节(Ld2)长度宽度相等，呈对称分布；金属柱(H1)底部与第二输入电感(Lin2)相连，金属柱(H1)顶部与第二带状线(Lout)相连；第二带状线(Lout)为外部贴装数控衰减芯片WSD预留的输出焊接端口，下缺陷地(SD1)第一开孔包括依次相连的第一矩形开孔(R1)、第一长条形开孔(R2)和第二矩形开孔(R3)，其中第一矩形开孔(R1)和第二矩形开孔(R3)的面积相同；下缺陷地(SD1)第二开孔包括依次相连的第三矩形开孔(R4)、第二长条形开孔(R5)和第四矩形开孔(R6)，其中第三矩形开孔(R4)的面积大于第四矩形开孔(R6)的面积；下缺陷地(SD1)第三开孔包括依次相连的第五矩形开孔(R7)、第三长条形开孔(R8)和第六矩形开孔(R9)，其中第五矩形开孔(R7)和第六矩形开孔(R9)的面积相同；上缺陷地(SD2)与下缺陷地(SD1)结构相同。

2.根据权利要求1所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于，所述信号输入端口(P1)和信号输出端口(P2)均为共面波导结构的50欧姆阻抗匹配端口。

3.根据权利要求1所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于，所述信号输入端口(P1)、信号输出端口(P2)、第一电压控制端接口(P3)、第二电压控制端接口(P4)、第三电压控制端接口(P5)、第四电压控制端接口(P6)、第五电压控制端接口(P7)、第六电压控制端接口(P8)、第七电压控制端接口(P9)、第八电压控制端接口(P10)、第九电压控制端接口(P11)、第十电压控制端接口(P12)均为外部封装引脚。

4.根据权利要求1所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于，所述信号输入端口(P1)、信号输出端口(P2)、第一电压控制端接口(P3)、第二电压控制端接口(P4)、第三电压控制端接口(P5)、第四电压控制端接口(P6)、第五电压控制端接口(P7)、第六电压控制端接口(P8)、第七电压控制端接口(P9)、第八电压控制端接口(P10)、第九电压控制端接口(P11)、第十电压控制端接口(P12)的上端均设有延伸折弯部，贴装在微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器上表面，下端均设有延伸折弯部，贴装在微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器下表面。

5.根据权利要求1所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于，所述数控衰减芯片WSD和所述滤波器F通过低温共烧陶瓷技术实现一体式集成封装。

6.根据权利要求1所述的微型短路枝节加载超宽带滤波衰减器，其特征在于，所述数控衰减芯片WSD模块的型号为WSD000120-06。