CN107645028A

CN107645028A - 一种基于ltcc的s波段集总对称结构四功分器

Info

Publication number: CN107645028A
Application number: CN201710760785.6A
Authority: CN
Inventors: 张亚君; 王鑫; 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: 2018-01-30

Abstract

本发明公开了一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，此电抗网络的功分器采用特定的集总对称结构，由集总参数元件三维立体放置构成，运用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现，大大缩小了器件的体积。本发明能使输入信号功率四等分到四个输出端口，具有插损小、体积小、重量轻、输出端口相位一致性好、隔离度高、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。本发明可作为单独部件使用，适用于移动通信、北斗导航系统等卫星通信，以及对电性能、材料一致性、热机械性、温度稳定性、工艺性及抗干扰性等高要求的系统与设备。

Description

一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器

技术领域

本发明涉及一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，适用于对应频段的雷达、多路中继通信机等对电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。

背景技术

随着移动通信的迅速发展，对器件性能尺寸的要求越来越高，高性能、低成本和小型化已经成为微波领域的发展趋势。在许多尖端设备中，现在的所使用的微波频段已经相当拥挤，为解决这一问题，对毫米波波段的设备研究逐渐兴起，借助于多信道复用技术的快速发展，毫米波波段多路功分器成为该波段接收和发射支路的关键部件。

现阶段对四功分器的研究更加深入，专利CN202050044U采用腔体结构设计四功分器，虽结构简单，但体积大且加工时间较长。低温共烧陶瓷是一种封装技术，采用多层陶瓷结构，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。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计多样性和灵活性及高频性能等方面都显现出众多优点，成为无源集成的首选技术。

为了适应多信道通信系统的需要，设计一种紧凑型结构多路功分器至关重要，为实现小型化，同时运用低温共烧陶瓷三维多层技术进行封装烧结以实现四功分器的微型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型集总对称结构的四功分器模块，实现了高Q值、一致性好、可靠性高、耐高温、体积小、重量轻、造价低等优点。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，包括输入端口P2、输出端口1P1、输出端口2P3、输出端口3P5、输出端口4P7，输入端口和四个输出端口均为表面贴装50欧姆阻抗的端口，隔离电阻1R1、隔离电阻2R2、隔离电阻3R3、隔离电阻4R4、公共接板G1、输入引线Lin、输出引线1Lout1、输出引线2Lout2、输出引线3Lout3、输出引线4Lout4、螺旋电感1L1、螺旋电感2L2、螺旋电感3L3、螺旋电感4L4、电容1C1、电容2C2、电容3C3、电容4C4、电容5C5、连接柱H1、接地层GND、接地端口1P4、接地端口2P6、接地端口3P8。

输入端口P1通过输入引线Lin与电路连接，四个输出端口P1、P2、P3、P4通过输出引线Lout1、Lout2、Lout3、Lout4与电路连接，接地端口1P4、接地端口2P6、接地端口3P8均与接地层GND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。螺旋电感1L1为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感2L2为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感3L3为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感4L4为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感1L1第一层、螺旋电感2L2第一层、螺旋电感3L3第一层、螺旋电感4L4第一层分别与输入引线Lin连接，下极板为接地层GND，螺旋电感1L1第五层与第一输出引Lout1连接，螺旋电感2L2第五层与输出引线2Lout2连接，螺旋电感3L3第五层与输出引线3Lout3连接，螺旋电感4L4第五层与输出引线4Lout4连接，输出引线1Lout1与输出端口1P1连接，输出引线2Lout2与输出端口2P3连接，输出引线3Lout3与输出端口3P5连接，输出引线4Lout4与输出端口4P7连接。电容1C1下极板与输出端口1P1连接，电容2C2下极板与输出端口2P3连接，电容3C3下极板与输出端口3P5连接，电容4C4下极板与输出端口4P7连接，电容1C1、电容2C2、电容3C3、电容4C4的上级板为公共接板G1。隔离电阻1R1放置于封装表面，一端与输出端口1P1连接，另一端与公共接板G1连接，隔离电阻2R2放置于封装表面，一端与输出端口2P3连接，另一端与公共接板G1连接，隔离电阻3R3放置于封装表面，一端与输出端口3P5连接，另一端与公共接板G1连接，隔离电阻4R4放置于封装表面，一端与输出端口3P7连接，另一端与公共接板G1连接。

本发明的集总对称结构四功分器，采用低温共烧陶瓷技术，可减小体积并缩短加工时间，同时提高产品可靠性。具有体积小、重量轻、可靠性高、使用方便、适用范围广、成品率高、批量一致性好、造价低等优点，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）是本发明一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器的内部结构示意图，图1（b）是本发明一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器的封装表面。

图2是本发明一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器输入端口回波损耗曲线图。

图3是本发明一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器端口之间隔离度曲线图。

图4是本发明一种基于LTCC的S波段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

下面结合附图对本发明作进一步描述。

结合图1（a）、（b），一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，包括输入端口P2、输出端口1P1、输出端口2P3、输出端口3P5、输出端口4P7，输入端口和四个输出端口均为表面贴装50欧姆阻抗的端口，隔离电阻1R1、隔离电阻2R2、隔离电阻3R3、隔离电阻4R4、公共接板G1、输入引线Lin、输出引线1Lout1、输出引线2Lout2、输出引线3Lout3、输出引线4Lout4、螺旋电感1L1、螺旋电感2L2、螺旋电感3L3、螺旋电感4L4、电容1C1、电容2C2、电容3C3、电容4C4、电容5C5、连接柱H1、接地层GND、接地端口1P4、接地端口2P6、接地端口3P8。

结合图1（a）、（b），输入端口P2、输出端口1P1、输出端口2P3、输出端口3P5、输出端口4P7，输入端口和四个输出端口均为表面贴装50欧姆阻抗的端口，隔离电阻1R1、隔离电阻2R2、隔离电阻3R3、隔离电阻4R4、公共接板G1、输入引线Lin、输出引线1Lout1、输出引线2Lout2、输出引线3Lout3、输出引线4Lout4、螺旋电感1L1、螺旋电感2L2、螺旋电感3L3、螺旋电感4L4、电容1C1、电容2C2、电容3C3、电容4C4、电容5C5、连接柱H1、接地层GND、接地端口1P4、接地端口2P6、接地端口3P8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贴片电阻表贴于四功分器封装表面，通过公共接板G1连接。

一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，采用低温共烧陶瓷工艺技术实现，耐高温且可靠性高。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技术集总对称结构功分器的尺寸仅为3.6mm×3.6mm×0.9mm，其性能可从图2、图3、图4看出，带宽2.1GHz~2.3GHz，输入端口回波损耗优于10dB，2、3、4 三个输出端口的幅度差小于12dB，端口间的隔离度均大于15dB。

Claims

1.一种基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，其特征在于：包括输入端口（P2）、输出端口1（P1）、输出端口2（P3）、输出端口3（P5）、输出端口4（P7），输入端口和四个输出端口均为表面贴装50欧姆阻抗的端口，隔离电阻1（R1）、隔离电阻2（R2）、隔离电阻3（R3）、隔离电阻4（R4）、公共接板（G1）、输入引线（Lin）、输出引线1（Lout1）、输出引线2（Lout2）、输出引线3（Lout3）、输出引线4（Lout4）、螺旋电感1（L1）、螺旋电感2（L2）、螺旋电感3（L3）、螺旋电感4（L4）、电容1（C1）、电容2（C2）、电容3（C3）、电容4（C4）、电容5（C5）、连接柱（H1）、接地层（GND）、接地端口1（P4）、接地端口2（P6）、接地端口3（P8）；

输入端口（P1）通过输入引线（Lin）与电路连接，四个输出端口（P1、P2、P3、P4）通过输出引线（Lout1、Lout2、Lout3、Lout4）与电路连接，接地端口1（P4）、接地端口2（P6）、接地端口3（P8）均与接地层（GND）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；螺旋电感1（L1）为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感2（L2）为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感3（L3）为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感4（L4）为五层，由下至上依次为第一、二、三、四、五层，螺旋电感1（L1）第一层、螺旋电感2（L2）第一层、螺旋电感3（L3）第一层、螺旋电感4（L4）第一层分别与输入引线（Lin）连接，下极板为接地层（GND），螺旋电感1（L1）第五层与第一输出引（Lout1）连接，螺旋电感2（L2）第五层与输出引线2（Lout2）连接，螺旋电感3（L3）第五层与输出引线3（Lout3）连接，螺旋电感4（L4）第五层与输出引线4（Lout4）连接，输出引线1（Lout1）与输出端口1（P1）连接，输出引线2（Lout2）与输出端口2（P3）连接，输出引线3（Lout3）与输出端口3（P5）连接，输出引线4（Lout4）与输出端口4（P7）连接；电容1（C1）下极板与输出端口1（P1）连接，电容2（C2）下极板与输出端口2（P3）连接，电容3（C3）下极板与输出端口3（P5）连接，电容4（C4）下极板与输出端口4（P7）连接，电容1（C1）、电容2（C2）、电容3（C3）、电容4（C4）的上级板为公共接板（G1）；隔离电阻1（R1）放置于封装表面，一端与输出端口1（P1）连接，另一端与公共接板（G1）连接，隔离电阻2（R2）放置于封装表面，一端与输出端口2（P3）连接，另一端与公共接板（G1）连接，隔离电阻3（R3）放置于封装表面，一端与输出端口3（P5）连接，另一端与公共接板（G1）连接，隔离电阻4（R4）放置于封装表面，一端与输出端口3（P7）连接，另一端与公共接板（G1）连接。

2.根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，其特征在于：输入端口（P2）、输出端口1（P1）、输出端口2（P3）、输出端口3（P5）、输出端口4（P7），输入端口和四个输出端口均为表面贴装50欧姆阻抗的端口，隔离电阻1（R1）、隔离电阻2（R2）、隔离电阻3（R3）、隔离电阻4（R4）、公共接板（G1）、输入引线（Lin）、输出引线1（Lout1）、输出引线2（Lout2）、输出引线3（Lout3）、输出引线4（Lout4）、螺旋电感1（L1）、螺旋电感2（L2）、螺旋电感3（L3）、螺旋电感4（L4）、电容1（C1）、电容2（C2）、电容3（C3）、电容4（C4）、电容5（C5）、连接柱（H1）、接地层（GND）、接地端口1（P4）、接地端口2（P6）、接地端口3（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所述的基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，其特征在于：四个电感均采用矩形三维集总结构,电容均采用金属-介质-金属形式的结构。

4.根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段集总对称结构四功分器，其特征在于：四个隔离电阻均采用SMT贴片电阻，通过公共接板（G1）连接，表贴于四功分器封装表面。