CN108777345A - 一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其包括陶瓷玻璃基板，陶瓷玻璃基板上设有输入端口Pin、输入连接引线Lin、连接柱H、输出端口Pout1、输出端口Pout2、接地层GND1、接地层GND2、传输线W1、传输线W2，接地层GND1的上方设有传输线W1和传输线W2，接地层GND1上蚀刻有第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5，第五槽C5位于传输线W1的下方，第一槽C1位于传输线W2的下方；第三槽C3位于连接柱H和输入端口Pin之间，第二槽C2的一端连接第一槽C1，第二槽C2的另一端连接第三槽C3，第四槽C4的一端连接第五槽C5，第四槽C4的另一端连接第三槽C3；接线柱H的下端连接接地层GND1。本发明介质损耗低、Q值高、封装密度高、生产周期短、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及微波信号传输器件，尤其涉及一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦。
背景技术
随着微波通信技术的不断更新换代，微波器件朝着微型化、宽频带的方向高速发展。巴伦作为平衡与非平衡转换器，广泛运用于微波系统，如天线、混频器、倍频器等，是微波系统中一种重要元件。从本质上来说，巴伦的功能是实现单端信号与差分信号之间的转换，巴伦为三端口无源器件，应满足两个输出端口的输出信号幅度相同，相位差180度，巴伦的主要性能指标包括插损、回损、工作带宽、差分性能等。但是现有的巴伦器件主要存在介质损耗较高、Q值低下、封装密度低、抗冲击能力弱、温度适应范围窄、生产周期长、生产成本高等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种介质损耗低、Q值高、封装密度高、抗冲击能力强、温度适应范围宽、生产周期短、生产成本低的基于新型LTCC结构的超宽带巴伦。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其包括陶瓷玻璃基板，所述陶瓷玻璃基板上设有输入端口Pin、输入连接引线Lin、连接柱H、输出端口Pout1、输出端口Pout2、接地层GND1、接地层GND2、传输线W1、传输线W2、第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5，所述接地层GND1的左侧设有接地层GND2，所述接地层GND1右侧设有输入端口Pin，所述接地层GND1的前侧设有输出端口Pout1，所述接地层GND1的后侧设有输出端口Pout2，所述接地层GND1的上方设有传输线W1和传输线W2，所述接地层GND1上蚀刻有第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5；所述连接柱H和输入端口Pin由左至右间隔设置；所述输出端口Pout1、传输线W1、第四槽C4、连接柱H、第二槽C2、传输线W2和输出端口Pout2由前至后依次间隔设置；所述传输线W1的一端连接输出端口Pout1，所述传输线W1的另一端开路，所述传输线W2的一端连接输出端口Pout2，所述传输线W2的另一端开路；所述第五槽C5位于传输线W1的下方，所述第一槽C1位于传输线W2的下方；所述第三槽C3位于连接柱H和输入端口Pin之间，所述第二槽C2的一端连接第一槽C1，所述第二槽C2的另一端连接第三槽C3，所述第四槽C4的一端连接第五槽C5，所述第四槽C4的另一端连接第三槽C3；所述接线柱H的上端通过输入连接引线Lin连接输入端口Pin，所述接线柱H的下端连接接地层GND1。
优选地，所述输入端口Pin、输出端口Pout1和输出端口Pout2均为50欧姆特性阻抗的端口。
优选地，所述接地层GND1连接所述接地层GND2。
所述输入端口Pin、所述输入连接引线Lin、所述连接柱H、所述输出端口Pout1、所述输出端口Pout2、所述接地层GND1、所述接地层GND2、所述传输线W1、所述传输线W2、所述第一槽C1、所述第二槽C2、所述第三槽C3、所述第四槽C4和所述第五槽C5均采用LTCC低温共烧陶瓷工艺制作而成。
本发明公开的基于新型LTCC结构的超宽带巴伦中，所述传输线W1和传输线W2设于接地层GND1的上方，第五槽C5位于传输线W1的下方，第一槽C1位于传输线W2的下方，进而实现了LTCC结构的3D封装，该LTCC结构的内层利用陶瓷玻璃基板代替传统的有机基板，这种陶瓷玻璃基板具有更强的抗冲击能力、更宽的温度适应范围和更高的导热性，尤其是具有与半导体材料能够匹配的热膨胀系数，能够有效减小裸芯片在安装时与基板的热应力，使得安装过程更加方便。此外陶瓷玻璃基板可以埋入无源电路元件，使LTCC结构的表面将有更多的区域可以用来安装有源器件和铺设大面积地，进而提高了LTCC结构的封装密度，有效减少了巴伦器件的体积、重量和焊点数量，使得器件的可靠性更高、引线更短，而且基板中可以埋入自制器件，用激光可调整的无源器件、介电常数可设计的基板带来更优的模块性能，加工时可采用非连续式的生产工艺，可以先对每一层布线和通孔进行检查，然后再整体烧结，有利于提高成品率，缩短生产周期和降低成本。相比现有技术而言，本发明采用了槽线与新型传输线过渡的结构，新型传输线类似于带状线形式，只有下层地，这种结构更易于实现超宽带特性。此外两个输出端口相位相差180°，可作为差分输出端口，工作时能量通过输入端口、输入连接引线、连接柱耦合到槽线部分，之后又耦合到新型传输线，本发明通过槽线和新型传输线的电磁耦合实现了能量的传输，这种过渡结构具有超宽带的特性，使得基于此LTCC结构的巴伦也同样具有超宽带的特性。
附图说明
图1为本发明超宽带巴伦的立体图。
图2为本发明超宽带巴伦的俯视图。
图3为本发明超宽带巴伦的相位特性曲线图。
图4为本发明超宽带巴伦的S参数曲线图一。
图5为本发明超宽带巴伦的S参数曲线图二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，结合图1和图2所示，其包括陶瓷玻璃基板1，所述陶瓷玻璃基板1上设有输入端口Pin、输入连接引线Lin、连接柱H、输出端口Pout1、输出端口Pout2、接地层GND1、接地层GND2、传输线W1、传输线W2、第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5，所述接地层GND1的左侧设有接地层GND2，所述接地层GND1右侧设有输入端口Pin，所述接地层GND1的前侧设有输出端口Pout1，所述接地层GND1的后侧设有输出端口Pout2，所述接地层GND1的上方设有传输线W1和传输线W2，所述接地层GND1上蚀刻有第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5；所述连接柱H和输入端口Pin由左至右间隔设置；
所述输出端口Pout1、传输线W1、第四槽C4、连接柱H、第二槽C2、传输线W2和输出端口Pout2由前至后依次间隔设置；
所述传输线W1的一端连接输出端口Pout1，所述传输线W1的另一端开路，所述传输线W2的一端连接输出端口Pout2，所述传输线W2的另一端开路；
所述第五槽C5位于传输线W1的下方，所述第一槽C1位于传输线W2的下方；
所述第三槽C3位于连接柱H和输入端口Pin之间，所述第二槽C2的一端连接第一槽C1，所述第二槽C2的另一端连接第三槽C3，所述第四槽C4的一端连接第五槽C5，所述第四槽C4的另一端连接第三槽C3；
所述接线柱H的上端通过输入连接引线Lin连接输入端口Pin，所述接线柱H的下端连接接地层GND1。
上述基于新型LTCC结构的超宽带巴伦中，所述传输线W1和传输线W2设于接地层GND1的上方，第五槽C5位于传输线W1的下方，第一槽C1位于传输线W2的下方，进而实现了LTCC结构的3D封装，该LTCC结构的内层利用陶瓷玻璃基板1代替传统的有机基板，这种陶瓷玻璃基板1具有更强的抗冲击能力、更宽的温度适应范围和更高的导热性，尤其是具有与半导体材料能够匹配的热膨胀系数，能够有效减小裸芯片在安装时与基板的热应力，使得安装过程更加方便。此外陶瓷玻璃基板1可以埋入无源电路元件，使LTCC结构的表面将有更多的区域可以用来安装有源器件和铺设大面积地，进而提高了LTCC结构的封装密度，有效减少了巴伦器件的体积、重量和焊点数量，使得器件的可靠性更高、引线更短，而且基板中可以埋入自制器件，用激光可调整的无源器件、介电常数可设计的基板带来更优的模块性能，加工时可采用非连续式的生产工艺，可以先对每一层布线和通孔进行检查，然后再整体烧结，有利于提高成品率，缩短生产周期和降低成本。相比现有技术而言，本发明采用了槽线与新型传输线过渡的结构，新型传输线类似于带状线形式，只有下层地，这种结构更易于实现超宽带特性。此外两个输出端口Pout1和Pout2相位相差180°，可作为差分输出端口，工作时，能量通过输入端口Pin、输入连接引线Lin、连接柱H耦合到槽线部分C1、C2、C3、C4、C5，之后又耦合到新型传输线W1、W2，本发明通过槽线和新型传输线的电磁耦合实现了能量的传输，这种过渡结构具有超宽带的特性，使得基于此LTCC结构的巴伦也同样具有超宽带的特性。
本实施例中，所述输入端口Pin、输出端口Pout1和输出端口Pout2均为50欧姆特性阻抗的端口。
作为一种优选方式，所述接地层GND1连接所述接地层GND2。
本实施例中，所述输入端口Pin、所述输入连接引线Lin、所述连接柱H、所述输出端口Pout1、所述输出端口Pout2、所述接地层GND1、所述接地层GND2、所述传输线W1、所述传输线W2、所述第一槽C1、所述第二槽C2、所述第三槽C3、所述第四槽C4和所述第五槽C5均采用LTCC低温共烧陶瓷工艺制作而成。
本发明公开的超宽带巴伦，采用LTCC工艺技术实现三维立体集成，其优选尺寸为10mm×2.2mm×0.5mm，结合图3至图5所示，本发明经过HFSS软件进行仿真测试得出，本发明超宽带巴伦的工作频率为6GHz～12GHz，本发明在6GHz-12GHz频带内回波损耗均优于15dB，插入损耗小于1dB，差分性能良好，相位相差180°(±1°)，幅度相差±0.5dB。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (4)
1.一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其特征在于：包括陶瓷玻璃基板(1)，所述陶瓷玻璃基板(1)上设有输入端口Pin、输入连接引线Lin、连接柱H、输出端口Pout1、输出端口Pout2、接地层GND1、接地层GND2、传输线W1、传输线W2、第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5，所述接地层GND1的左侧设有接地层GND2，所述接地层GND1右侧设有输入端口Pin，所述接地层GND1的前侧设有输出端口Pout1，所述接地层GND1的后侧设有输出端口Pout2，所述接地层GND1的上方设有传输线W1和传输线W2，所述接地层GND1上蚀刻有第一槽C1、第二槽C2、第三槽C3、第四槽C4和第五槽C5；所述连接柱H和输入端口Pin由左至右间隔设置；
所述输出端口Pout1、传输线W1、第四槽C4、连接柱H、第二槽C2、传输线W2和输出端口Pout2由前至后依次间隔设置；
所述传输线W1的一端连接输出端口Pout1，所述传输线W1的另一端开路，所述传输线W2的一端连接输出端口Pout2，所述传输线W2的另一端开路；
所述第五槽C5位于传输线W1的下方，所述第一槽C1位于传输线W2的下方；
所述第三槽C3位于连接柱H和输入端口Pin之间，所述第二槽C2的一端连接第一槽C1，所述第二槽C2的另一端连接第三槽C3，所述第四槽C4的一端连接第五槽C5，所述第四槽C4的另一端连接第三槽C3；
所述接线柱H的上端通过输入连接引线Lin连接输入端口Pin，所述接线柱H的下端连接接地层GND1。
2.如权利要求1所述的基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述输入端口Pin、输出端口Pout1和输出端口Pout2均为50欧姆特性阻抗的端口。
3.如权利要求1所述的基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述接地层GND1连接所述接地层GND2。
4.如权利要求1所述的基于新型LTCC结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述输入端口Pin、所述输入连接引线Lin、所述连接柱H、所述输出端口Pout1、所述输出端口Pout2、所述接地层GND1、所述接地层GND2、所述传输线W1、所述传输线W2、所述第一槽C1、所述第二槽C2、所述第三槽C3、所述第四槽C4和所述第五槽C5均采用LTCC低温共烧陶瓷工艺制作而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181109 |
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