CN110768640A - 一种多层陶瓷介质片式双工器 - Google Patents
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Abstract
一种多层陶瓷介质片式双工器，本发明公开一种高性能多层陶瓷介质片式双工器，该双工器滤采用集总参数设计的特殊结构，由一个低通滤波器和一个高通滤波器组成互补形双工器，利用LTCC成型技术集成到同一元件中，然后利用900℃低温共烧而成。本发明的有益效果是：本发明以LTCC（低温共烧陶瓷）技术为基础，采用集总参数模型设计实现高性能多层陶瓷介质片式双工器。本发明有效实现了带外高抑制，具有低损耗、高可靠性、低成本和适合于大规模的生产等优点，另外还适应了新的电子元件小型化发展趋势。
Description
技术领域
本发明公开一种高性能多层陶瓷介质片式双工器，主要应用于移动电话、平板电脑以及其他各种通讯设备。
背景技术
随着通信系统的快速发展，从早期的2G单一通信系统，到现在的2G、3G、4G、WiFi、蓝牙、NFC、FM以及后续炙手可热的5G，带来了更多的频段和制式。手机及各类通信产品射频前端变得异常复杂，在有限的设计空间中，需要尽可能的集成，同时满足小型化，高性能，低成本的要求。
低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）技术在电子元器件和封装领域具有独特的优势，因其高可靠性、低插损、高抑制、体积小、重量轻、易于集成、低成本、适合大规模生产等优点，广泛应用于通信、汽车和医疗器械等领域。为多层射频器件向小型化、高性能、低成本的发展提供了可能。低温陶瓷共烧技术是指在温度低于 ，可以采用高导电率的金、银、铜等金属作为导电介质，所有的电路被层叠在一起进行一次性烧结，节省了时间，降低了成本，而且电介质不易氧化，不需要电镀保护，大幅度的减小了电路的尺寸。
发明内容
本发明提供一种高性能多层陶瓷介质片式双工器，该双工器滤采用集总参数设计的特殊结构，由一个低通滤波器和一个高通滤波器组成互补形双工器。利用LTCC成型技术集成到同一元件中，然后利用900℃低温共烧而成。本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种高性能多层陶瓷介质片式双工器，包括基体、设置在基体长边两侧焊接端头脚位和设置在基体内部的电路层，所述的基体内部的电路层呈叠层结构。
本发明提供的高性能多层陶瓷介质片式双工器，低频段由第一电感L1、第二电感L2、和第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3组成的低通滤波器，且通过第一电感L1和第二电容C2并联谐振在高频段产生传输零点提高隔离度。高频段由第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第三电感L3、第四电感L4组成的高通滤波器，且通过第六电容C6跨接在第四电容C4和第五电容C5两端，在低频段形成传输零点，高端串联第四电感L4拓宽高频段带宽。高低通滤波器通过公共端口①构成双工器，其中②为低频段输入/输出端口，③为高频段输入/输出端口。
于高性能多层陶瓷介质片式双工器的外壁上，其中第二接地端口P2、第四接地端口P4和第六接地端口P6为双工器接地端口，公共端口P5为公共端口，P1为高频段输入/输出端口，P3低频段输入/输出端口，Mark为方向标识。
该双工器的电路结构分布在陶瓷基体内部。电路结构一共有八层，每层结构如下：
第一层，在陶瓷介质基板上印制三块相互绝缘金属平面导体分别为第一层第一电容基片、第一层第二电容基片和第一层第三电容基片，其中第一层第一电容基片的第一内部端点、第二内部端点分别与第六接地端口、第二接地端口相连，第一层第二电容基片的第一内部端点与公共端口相连，第一层第三电容基片与第四接地端口相连；
第二层，在陶瓷介质基板上印制有三块绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片、第二层第二电容基片和第二层第三电容基片，且第二层第一电容基片与第一点柱相连，第二层第二电容基片与第二点柱相连；第二层第三电容基片的内部端点与第三点柱相连；
第三层，在陶瓷介质基板上印制有六块金属平面导体，分别为第三层第一电容基片、第三层第二电容基片、第三层第三电容基片、第三层第四电容基片、第三层第五电容基片和第三层第六电容基片，且第三层第一电容基片的内部端点与低频段输入/输出端口相连，第三层第二电容基片的内部端点与第三点柱相连，第三层第三电容基片与高频段输入/输出端口相连，第三层第四电容基片与接地端口相连，第三层第五电容基片的内部端点与公共端口相连，第三层第六电容基片的内部端点与接地端口相连；
第四层，在陶瓷介质基板上印制有一块绝缘的金属平面导体，为第四层第一电容基片，第四层第一电容基片的内部端点与接地端口相互连接
第五层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五层第一电感线圈和第五层第二电感线圈，第五层第一电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别连接第二点柱、第四点柱，第五层第二线圈的第一内部端点、第二内部端点分别连接第一点柱、第五点柱；
第六层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第六层第一电感线圈和第六层第二电感线圈，第六层第一电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别连接低频段输入/输出端口和第五点柱，第六层第二电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别接高频段输入/输出端口和第四点柱；
第七层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第七层第一电感线圈和第七层第二电感线圈，第七层第一电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别与第一点柱、第六点柱相连，第七层第二电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别与第七点柱、第三点柱相连；
第八层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第八层第一电感线圈和第八层第二电感线圈，第八层第一电感线圈的第一内部端点、第二内部端点分别与公共端口、第六点柱相连，第八层第二电感线圈的第一内部端点、第二内部分别与接地端口、第七点柱相连。
本发明的有益效果是：本发明以LTCC（低温共烧陶瓷）技术为基础，采用集总参数模型设计实现高性能多层陶瓷介质片式双工器。本发明有效实现了带外高抑制，具有低损耗、高可靠性、低成本和适合于大规模的生产等优点，另外还适应了新的电子元件小型化发展趋势。
附图说明
图1为本发明高性能多层陶瓷介质片式双工器等效电路示意图；
图2为本发明高性能多层陶瓷介质片式双工器外观结构立体示
意图；
图3为本发明高性能多层陶瓷介质片式双工器内部结构示意图；
图4为本发明第一层电路层平面结构示意图；
图5为本发明第二层电路平面结构示意图；
图6为本发明第二层与第三层之间点柱连接平面结构示意图；
图7为本发明第三层电路平面结构示意图；
图8为本发明第四层电路平面结构示意图；
图9为本发明第五层电路平面结构示意图；
图10本发明第五层与第六层之间点柱连接平面结构示意图；
图11为本发明第六层电路平面结构示意图；
图12为本发明第七层电路平面结构示意图；
图13本发明第七层与第八层之间点柱连接平面结构示意图；
图14为本发明第八层电路平面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1是高性能多层陶瓷介质片式双工器。低频段由两个电感L1、L2、和三个电容C1、C2、C3组成的低通滤波器，且通过电感L1和电容C2并联谐振在高频段产生传输零点提高隔离度。高频段由三个电容C4、C5、C6和两个电感L3、L4组成的高通滤波器，且通过C6跨接在C4和C5两端，在低频段形成传输零点，高端串联电感L4拓宽高频段带宽。高低通滤波器通过公共端口①构成双工器，其中②为低频段输入/输出端口，③为高频段输入/输出端口。
图2是高性能多层陶瓷介质片式双工器的外观结构，其中P2、P4和P6为双工器接地端口，P5为公共端口，P1为高频段输入/输出端口，P3低频段输入/输出端口。Mark为方向标识。
高性能多层陶瓷介质片式双工器内部结构如图3所示，电路结构分布在陶瓷基体内部。
电路结构一共有八层,每层的结构如下：
第一层，如图4，在陶瓷介质基板上印制三块相互绝缘金属平面导体分别为第一层第一电容基片(1)、第一层第二电容基片(2)和第一层第三电容基片(3)，其中第一层第一电容基片(1)的第一内部端点(1a)、第二内部端点(1b)分别与第六接地端口(P6)、第二接地端口P2相连，第一层第二电容基片(2)的第一内部端点(2a)与公共端口P5相连，第一层第三电容基片(3)与第四接地端口P4相连；
第二层，如图5，在陶瓷介质基板上印制有三块绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片(4)、第二层第二电容基片(5)和第二层第三电容基片(6)，且第二层第一电容基片(4)与第一点柱(15)相连，第二层第二电容基片(5)与第二点柱(13)相连；第二层第三电容基片(6)的内部端点(6a)与第三点柱(14)相连；
图6为第二层与第三层之间的点柱连接示意图；
第三层，如图7，在陶瓷介质基板上印制有六块金属平面导体，分别为第三层第一电容基片(7)、第三层第二电容基片(8)、第三层第三电容基片(9)、第三层第四电容基片(10)、第三层第五电容基片(11)和第三层第六电容基片(12)，且第三层第一电容基片(7)的内部端点(7a)与低频段输入/输出端口P3相连，第三层第二电容基片(8)的内部端点8a与第三点柱(14)相连，第三层第三电容基片(9)与高频段输入/输出端口P1相连，第三层第四电容基片(10)与接地端口P4相连，第三层第五电容基片(11)的内部端点(11a)与公共端口P5相连，第三层第六电容基片(12)的内部端点(12a)与接地端口P6相连；
第四层，如图8所示，在陶瓷介质基板上印制有一块绝缘的金属平面导体，为第四层第一电容基片(16)，第四层第一电容基片(16)的内部端点(16a)与接地端口P2相互连接；
第五层，如图9，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五层第一电感线圈(17)和第五层第二电感线圈(18)，第五层第一电感线圈的第一内部端点(17a)、第二内部端点(17b)分别连接第二点柱(13)、第四点柱(20)，第五层第二电感线圈(18)的第一内部端点(18a)、第二内部端点(18b)分别连接第一点柱(15)、第五点柱(19)；
图10为第五层与第六层之间点柱连接示意图。
第六层，如图11所示，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第六层第一电感线圈(21)和第六层第二电感线圈(22)，第六层第一电感线圈(21)的第一内部端点(21a)、第二内部端点(21b)分别连接低频段输入/输出端口P3和第五点柱(19)，第六层第二电感线圈(22)的第一内部端点(22a)、第二内部端点(22b)分别接高频段输入/输出端口P1和第四点柱(20)；
第七层，如图12所示，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第七层第一电感线圈(23)和第七层第二电感线圈(24)，第七层第一电感线圈(23)的第一内部端点23a、第二内部端点(23b)分别与第一点柱(15)、第六点柱(25)相连，第七层第二电感线圈(24)的第一内部端点(24a)、第二内部端点(24b)分别与第七点柱(26)、第三点柱(14)相连；
图13为第七层与第八层之间点柱连接平面结构示意图。
第八层，如图14所示，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第八层第一电感线圈(27)和第八层第二电感线圈(28)，第八层第一电感线圈(27)的第一内部端点(27a)、第二内部端点(27b)分别与公共端口P5、第六点柱(25)相连，第八层第二电感线圈(28)的第一内部端点(28a)、第二内部(28b)分别与接地端口P2、第七点柱(26)相连。
Claims (2)
1.一种多层陶瓷介质片式双工器，其特征在于，所述双工器包括有包括基体、设置在基体长边两侧焊接端头脚位和设置在基体内部的电路层，所述的电路层包括有8层电路结构，其中：
第一层，在陶瓷介质基板上印制三块相互绝缘金属平面导体分别为第一层第一电容基片1、第一层第二电容基片2和第一层第三电容基片3，其中第一层第一电容基片1的第一内部端点1a、第二内部端点1b分别与第六接地端口P6、第二接地端口P2相连，第一层第二电容基片的第一内部端点2a与公共端口P5相连，第一层第三电容基片3与第四接地端口P4相连；
第二层，在陶瓷介质基板上印制有三块绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片4、第二层第二电容基片5和第二层第三电容基片6，且第二层第一电容基片4与第一点柱15相连，第二层第二电容基片5与第二点柱13相连；第二层第三电容基片6的内部端点6a与第三点柱14相连；
第三层，在陶瓷介质基板上印制有六块金属平面导体，分别为第三层第一电容基片7、第三层第二电容基片8、第三层第三电容基片9、第三层第四电容基片10、第三层第五电容基片11和第三层第六电容基片12，且第三层第一电容基片7的内部端点7a与低频段输入/输出端口P3相连，第三层第二电容基片的内部端点8a与第三点柱14相连，第三层第三电容基片9与高频段输入/输出端口P1相连，第三层第四电容基片假引出端10与接地端口P4相连，第三层第五电容基片11的内部端点11a与公共端口P5相连，第三层第六电容基片12的内部端点12a与接地端口P6相连；
第四层，在陶瓷介质基板上印制有一块绝缘的金属平面导体，为第四层第一电容基片16，第四层第一电容基片16的内部端点16a与接地端口P2相互连接；
第五层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五层第一电感线圈17和第五层第二电感线圈18，第五层第一电感线圈的第一内部端点17a、第二内部端点17b分别连接第二点柱13、第四点柱20，第五层第二线圈18的第一内部端点18a、第二内部端点18b分别连接第一点柱15、第五点柱19；
第六层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第六层第一电感线圈21和第六层第二电感线圈22，第六层第一电感线圈21的第一内部端点21a、第二内部端点21b分别连接低频段输入/输出端口P3和第五点柱19，第六层第二电感线圈22的第一内部端点22a、第二内部端点22b分别接高频段输入/输出端口P1和第四点柱20；
第七层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第七层第一电感线圈23和第七层第二电感线圈24，第七层第一电感线圈23的第一内部端点23a、第二内部端点23b分别与第一点柱15、第六点柱25相连，第七层第二电感线圈24的第一内部端点24a、第二内部端点24b分别与第七点柱26、第三点柱14相连；
第八层，在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第八层第一电感线圈27和第八层第二电感线圈28，第八层第一电感线圈27的第一内部端点27a、第二内部端点27b分别与公共端口P5、第六点柱25相连，第八层第二电感线圈28的第一内部端点28a、第二内部28b分别与接地端口P2、第七点柱26相连。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷介质片式双工器，其特征在于，所述的双工器采用LTCC成型技术集成到同一元件中，然后利用900℃低温共烧而成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111525904A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-08-11 | 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 | 一种叠层片式高通滤波器 |
| CN112272014A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-26 | 电子科技大学 | 一种混合介质频分器 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN111525904B (zh) * | 2020-03-12 | 2023-09-01 | 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 | 一种叠层片式高通滤波器 |
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| CN112272014B (zh) * | 2020-11-02 | 2023-04-25 | 电子科技大学 | 一种混合介质频分器 |
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