CN108347229A - 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器 - Google Patents

一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器 Download PDF

Info

Publication number
CN108347229A
CN108347229A CN201810225057.XA CN201810225057A CN108347229A CN 108347229 A CN108347229 A CN 108347229A CN 201810225057 A CN201810225057 A CN 201810225057A CN 108347229 A CN108347229 A CN 108347229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitance
inductance
port
reduction type
ltcc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810225057.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王其鹏
何思洁
武翰涛
周波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University Of Posts And Telecommunications Nantong Institute Ltd
Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing University Of Posts And Telecommunications Nantong Institute Ltd
Nanjing Post and Telecommunication University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University Of Posts And Telecommunications Nantong Institute Ltd, Nanjing Post and Telecommunication University filed Critical Nanjing University Of Posts And Telecommunications Nantong Institute Ltd
Priority to CN201810225057.XA priority Critical patent/CN108347229A/zh
Publication of CN108347229A publication Critical patent/CN108347229A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0021—Constructional details
    • H03H2001/0085—Multilayer, e.g. LTCC, HTCC, green sheets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成的具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，拓扑结构包括端口1、端口2、端口3和端口4，杂散抑制型垂直叉指电容与八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，电感L2一端与电容C1和电容C3的一端连接，电容C1的另一端连接端口1，电容C3的另一端链接端口3，另一端与电容C2和电容C4的一端连接，电容C2的另一端连接端口2，电容C4的另一端连接端口4；电感L1设置在所述端口1和端口2之间，电感L3设置在所述端口3和端口4之间；本发明实现了耦合器的小型化。

Description

一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器。
背景技术
耦合器是从无线信号主干通道中提取出一小部分信号的射频器件，分支线耦合器，或正交混合耦合器，是微波电路中使用的一种基本元件，如平衡放大器、平衡混合器、移相器和阵列天线的波束形成网络，是最大的组件之一，然而，一般耦合器中的电容的电容值和电感的电感值都比较小，最大容量和电感分别不超过5pF和10nH；而在几十兆赫兹的情况下，只有通过使用垂直叉指电容(Vertical interdigital capacitance，VIC)和三维多层螺旋电感器才能实现，但一般的垂直叉指电容和三维多层螺旋电感器的性能达不到要求，无法满足预设要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，具体技术方案如下：
一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；
其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，所述电感L2一端分别与所述电容C1和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端连接端口1，所述电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容C2和电容C4的一端连接，所述电容C2的另一端连接端口2，所述电容C4的另一端连接端口4；所述电感L1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感L3设置在所述端口3和端口4之间。
本发明的进一步改进，所述耦合器采用偶数层结构组成。
本发明的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，每一层上设置有一叉指，每一个所述叉指上开设有一垂直过孔，其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置，所述杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置。
本发明的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容的偶数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容的奇数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口。
本发明的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，且所述八边形三维螺旋电感具有10层结构。
本发明的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感的各边长为1mm。
本发明的进一步改进，所述耦合器适用的中心频率为60MHz。
本发明中，所述LTCC正交型耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成，其中，拓扑结构中设置有杂散抑制型垂直叉指电容四个和八边形三维螺旋电感三个，杂散抑制型垂直叉指电容可有效减少通电和阻带数量，减少电容杂散的现象，从而达到提高整个耦合器有效电容值的效果；八边形三维螺旋电感由于绕制的变数扩大，从而使得耦合器的中电感的电感值和Q值；与现有技术相比，本发明的优点为：1、具有尺寸小，成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等特性；2、在需要达到相同效果的前提下，本发明提供的八边形三维螺旋电感在提高了电感值的情况下，实现了电感的小型化，即耦合器的小型化；3、提升了整个耦合器的电容值，可有效减少阻带的数量，并抑制杂散现象发生。
附图说明
图1为本发明LTCC耦合器的结构组成示意图；
图2为本发明耦合器采用的拓扑结构的结构示意图；
图3为本发明中八边形三维螺旋电感的结构示意图；
图4为本发明中八边形三维螺旋电感的电感值和Q值仿真结果示意；
图5为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的结构示意图；
图6为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的电容值和Q值仿真结果示意；
图7为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图；
图8为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真S参数图；
图9为本发明所述耦合器的仿真S参数图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图2，在本发明实施例中，提供了一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，所述耦合器总共有偶数层结构，采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，杂散抑制型垂直叉指电容与八边形三维螺旋电感在耦合器的顶端通过微带线连接，同时，拓扑结构中还设置有四个端口：端口1、端口2、端口3和端口4；其中，杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3；在拓扑结构中，电感L2一端分别与电容C1和电容C3的一端连接，电容C1的另一端连接端口1，电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与电容C2和电容C4的一端连接，电容C2的另一端连接端口2，电容C4的另一端连接端口4；电感L1设置在端口1和端口2之间，电感L3设置在端口3和端口4之间。
优选的，在本实施例中，耦合器由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成的10层电路，其中杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，八边形三维螺旋电感具有10层结构，两者之间电信连接。
在本发明实施例中，耦合器适用的中心频率为60MHz。
参阅图3，在本发明实施例中，八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，具体的，八边形为每一条边长度相等，各边长均为1mm，结合图4，为八边形三维螺旋电感的电感值、Q值仿真结果示意图，由此可知，经过将传统的三维螺旋电感经过优化形成八边形三维螺旋电感，一方面提升了电感的电感值和Q值后，另一方面电感的电感值和Q值仍符合要求，达到提升电感性能的效果。
参阅图5，在本发明实施例中，杂散抑制型垂直叉指电容每一层上设置有一叉指，每一个叉指上开设有一垂直过孔，其中，杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的垂直过孔轴心共轴设置，杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的垂直过孔轴心共轴设置；同时，偶数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，奇数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口，通过第一端口和第二端口，与外接八边形三维螺旋电感连接，或者连接拓扑结构中的端口；结合图6、图7和图8，分别为杂散抑制型垂直叉指电容的电容值、Q值仿真结果示意图和杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图以及杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真S参数图，其中，图7中左图为单个杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，右图为多层结构的杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，其中，叉指由串联电感标示，电容耦合有电容Cij建模，其中i和j是叉指数；结合图示可知，当将杂散抑制型垂直叉指电容设计为多层结构时，随着阻带的数量减少，耦合器响应频率中的寄生尖峰可被抑制，从而达到电容的电容值保持不便，而Q值提升的效果，即提升了耦合器中电容的性能。
参阅图8，比较传统垂直叉指电容和本发明提供的杂散抑制型垂直叉指电容的S参数仿真图，杂散抑制型垂直叉指电容可消除2.2GHz，3.2 GHz，5.3 GHz，6.5GHz，8 GHz处的杂散尖峰，并且工作带宽从2GHz扩展到4GHz；结合图9，为本发明所述耦合器的仿真S参数图，即由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感形成的拓扑结构构成的耦合器在其中心频率为60MHz时，其电容值为56.17pF，电感值为141.52nh，耦合器带宽为20MHz，符合耦合器的设计指标要求，同时，提升了耦合器的性能。
本发明中，所述LTCC正交型耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成，其中，拓扑结构中设置有杂散抑制型垂直叉指电容四个和八边形三维螺旋电感三个，杂散抑制型垂直叉指电容可有效减少通电和阻带数量，减少电容杂散的现象，从而达到提高整个耦合器有效电容值的效果；八边形三维螺旋电感由于绕制的变数扩大，从而使得耦合器的中电感的电感值和Q值；与现有技术相比，本发明的优点为：1、具有尺寸小，成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等特性；2、在需要达到相同效果的前提下，本发明提供的八边形三维螺旋电感在提高了电感值的情况下，实现了电感的小型化，即耦合器的小型化；3、提升了整个耦合器的电容值，可有效减少阻带的数量，并抑制杂散现象发生。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；
其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，所述电感L2一端分别与所述电容C1和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端连接端口1，所述电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容C2和电容C4的一端连接，所述电容C2的另一端连接端口2，所述电容C4的另一端连接端口4；所述电感L1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感L3设置在所述端口3和端口4之间。
2.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器采用偶数层结构组成。
3.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，每一层上设置有一叉指，每一个所述叉指上开设有一垂直过孔，其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置，所述杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述杂散抑制型垂直叉指电容的偶数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容的奇数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口。
5.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，且所述八边形三维螺旋电感具有10层结构。
6.根据权利要求5所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述八边形三维螺旋电感的各边长为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器适用的中心频率为60MHz。
CN201810225057.XA 2018-03-19 2018-03-19 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器 Pending CN108347229A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810225057.XA CN108347229A (zh) 2018-03-19 2018-03-19 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810225057.XA CN108347229A (zh) 2018-03-19 2018-03-19 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108347229A true CN108347229A (zh) 2018-07-31

Family

ID=62957149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810225057.XA Pending CN108347229A (zh) 2018-03-19 2018-03-19 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108347229A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113556094A (zh) * 2021-07-28 2021-10-26 南京邮电大学 一种电容电感嵌套结构小型化谐振器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071016A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Ibiden Co Ltd 電子部品およびその製造方法
CN103050483A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 台湾积体电路制造股份有限公司 垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构
CN105723477A (zh) * 2013-11-13 2016-06-29 高通股份有限公司 基板中的螺线管电感器
CN106960996A (zh) * 2017-03-09 2017-07-18 南京邮电大学 一种具有杂散抑制型垂直叉指电容的ltcc带通滤波器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071016A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Ibiden Co Ltd 電子部品およびその製造方法
CN103050483A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 台湾积体电路制造股份有限公司 垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构
CN105723477A (zh) * 2013-11-13 2016-06-29 高通股份有限公司 基板中的螺线管电感器
CN106960996A (zh) * 2017-03-09 2017-07-18 南京邮电大学 一种具有杂散抑制型垂直叉指电容的ltcc带通滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIYUAN ZHENG等: "Design of a Miniaturized 3 dB Lumped Element Coupler Using LTCC Technology", 《2015 ASIA-PACIFIC MICROWAVE CONFERENCE (APMC)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113556094A (zh) * 2021-07-28 2021-10-26 南京邮电大学 一种电容电感嵌套结构小型化谐振器
CN113556094B (zh) * 2021-07-28 2023-12-12 南京邮电大学 一种电容电感嵌套结构小型化谐振器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108767411A (zh) 一种功分器
CN108287937A (zh) 高选择性紧凑型带通滤波器及其设计方法
CN102881981A (zh) 集成带通滤波功能的集总元件功率分配器分配器
CN108417941A (zh) 基于环形谐振器的平衡-非平衡滤波功分器
CN103779640B (zh) 微带双通带滤波器
CN204244192U (zh) Lc滤波器电路及高频模块
WO2024164584A1 (zh) 一种小型化高选择性ipd带通滤波器及射频前端
CN100435409C (zh) 超宽带微带滤波器
CN108347229A (zh) 一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器
CN103943919B (zh) 一种恒定带宽的可调带通滤波器
CN106411314A (zh) 基于变压器的差分耦合电路及介质集成悬置线差分耦合器
CN103338016A (zh) 一种集总参数的具有谐波抑制功能90度正交耦合器
CN202737076U (zh) 集成带通滤波功能的等分功率分配器
CN208189755U (zh) 一种多节折叠式超带宽ltcc耦合器
CN106099299B (zh) 一种小型化高隔离度的微波双频功分器
CN103346373A (zh) 一种集总参数的宽带180度耦合器
CN105070998B (zh) 一种具有滤波功能的小型化交叉连接器
CN103338017A (zh) 一种集总参数的具有谐波抑制功能的宽带180度耦合器
CN109786905A (zh) 带状线低通滤波器
CN114978086B (zh) 基于共面波导的低损耗高相位匹配的巴伦芯片及其应用
CN102751960A (zh) 一种应用于lte的射频低通滤波器
CN203166848U (zh) 基于lc阻抗变换网络的多路集总参数宽带功分器
CN106982041B (zh) 利用集总参数设计的180°环形电桥新型拓扑结构以及利用其进行任意功率比输出的方法
CN108347230A (zh) 一种采用新拓扑结构的小型化正交型ltcc耦合器
CN105305000B (zh) 一种基于变压器的宽带定向耦合器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 226000 No. 33 Xinkang Road, Gangzhao District, Nantong City, Jiangsu Province

Applicant after: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS

Applicant after: NANJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS NANTONG INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: 210023 Jiangsu city of Nanjing province Ya Dong new Yuen Road No. 9

Applicant before: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS

Applicant before: NANJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS NANTONG INSTITUTE Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180731

RJ01 Rejection of invention patent application after publication