CN115499035B - 一种基于ltcc的射频模组及基站设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于低温共烧陶瓷技术领域，提供了一种基于LTCC的射频模组及基站设备，所述射频模组包括功分器、耦合器、滤波器以及多层电路板，所述功分器、耦合器和滤波器依次间隔设置在所述多层电路板上，所述多层电路板的中间层设置有第二金属接地板，且所述第二金属接地板位于所述耦合器和滤波器之间；所述多层电路板中的顶层电路板、底层电路板的外表面设置有多个输入/输出引脚，顶层电路板和底层电路板的输入/输出引脚一一对应接通。本发明的射频模组，区别于传统的腔体结构，具有体积小和集成度高的优点。

Description

一种基于LTCC的射频模组及基站设备

技术领域

本发明属于低温共烧陶瓷技术领域，涉及一种射频模组及基站设备，尤其涉及一种基于LTCC的射频模组及基站设备。

背景技术

随着新一代信息技术的发展，业界对相关器件的集成度要求越来越高，低温共烧陶瓷（LTCC）技术以体积小、高集成度、性能优良的优点，已被成熟的应用于各种器件的制作中，产品覆盖通信、汽车、医疗产品等领域。

5G移动通信基站较传统通信基站由于工作频率的提升及低能耗、高速度、低延时的要求，对射频器件的集成度提出了新的挑战。

传统通信基站中的射频器件以腔体结构为主，具有性能优异、功率容量高的优点，但其体积较大，难以集成，与新一代信息技术设备高集成度的发展趋势相违背，如何在保证通信质量的前提下进一步减小设备中器件的体积成为一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于LTCC的射频模组，旨在解决传统通信基站中的射频器件以腔体结构为主，存在体积较大、难以集成的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于LTCC的射频模组，所述射频模组包括功分器、耦合器、滤波器以及多层电路板，

所述功分器、耦合器和滤波器依次间隔设置在所述多层电路板上，所述多层电路板的中间层设置有第二金属接地板，且所述第二金属接地板位于所述耦合器和滤波器之间；

所述多层电路板中的顶层电路板、底层电路板的外表面设置有多个输入/输出引脚，顶层电路板和底层电路板的输入/输出引脚一一对应接通，所述多个输入/输出引脚中至少包含有：一个功分器输入端口，三个功分器输出端口，一个滤波器输入端口以及三个耦合器输出端口；

所述功分器输入端口连接所述功分器的输入端，所述功分器的三个输出端分别连接三个所述功分器输出端口，所述滤波器的输入端连接所述滤波器输入端口，所述滤波器的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的直通端、耦合端及隔离端分别连接三个所述耦合器输出端口；

三个所述功分器输出端口之间连接有隔离电阻以实现端口隔离，所述隔离电阻位于顶层电路板的外表面。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基站设备，所述基站设备包括基带模组和如上所述的射频模组，所述基带模组与射频模组电性连接，能够通过所述射频模组收发通信信号。

本发明实施例提供的一种基于LTCC的射频模组，使用LTCC技术，采用叠层设计，使得射频模组的体积小，并且具有集成度高、低插损、高性能的优点，其中滤波器采用交指型滤波器结构，滤波器的带内插损、波纹及带外抑制性好，耦合器、功分器与滤波器隔离设计，且位于多层电路板，隔离度高、插损低，易于与其他电路进行集成工作，且与未来电路高集成化、小型化趋势相吻合；耦合器、功分器与滤波器之间通过内部的金属连接柱相连接，可选择是否连接耦合器输出端及功分器输入端来实现不同的功能，可广泛应用于5G基站等多种通信设备中，且适应了射频器件小型化的趋势。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种LTCC的射频模组的封装结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种LTCC的射频模组的透视示意图；

图3为本发明实施例中第一层电路平面结构示意图；

图4为本发明实施例中第二层电路平面结构示意图；

图5为本发明实施例中第三层电路平面结构示意图；

图6为本发明实施例中第四层电路平面结构示意图；

图7为本发明实施例中第五层电路平面结构示意图；

图8为本发明实施例中第六层电路平面结构示意图；

图9为本发明实施例中第七层电路平面结构示意图；

图10为本发明实施例中第八层电路平面结构示意图；

图11为本发明实施例中第九层电路平面结构示意图；

图12为本发明实施例中第十层电路平面结构示意图；

图13为本发明实施例中第十一层电路平面结构示意图；

图14为本发明实施例中第十二层、第十三层和第十四层电路平面结构示意图；

图15为本发明实施例中第十五层电路平面结构示意图；

图16为本发明实施例中第十六层电路平面结构示意图；

图17为本发明实施例中第十七层电路平面结构示意图；

图18为本发明实施例中第十八层、第二十层电路平面结构示意图；

图19为本发明实施例中第十九层电路平面结构示意图；

图20为本发明实施例中第二十层电路平面结构示意图；

图21为本发明实施例中滤波器和耦合器的输入输出端口的频率特性曲线图；

图22为本发明实施例中滤波器和耦合器的频率特性曲线图；

图23为本发明实施例中功分器的频率特性曲线图；

图24为本发明实施例提供的一种LTCC的射频模组的俯视图。

附图中：100、顶层电路板；101、焊盘槽；102、矩形槽；103、第一隔离电阻；104、第二隔离电阻；105、侧金属导带；106、第一金属接地板；11、第一引脚；12、第二引脚；13、第三引脚；14、第四引脚；15、第五引脚；16、第六引脚；17、第七引脚；18、第八引脚；201、功分输入线；202、滤波输入线；203、第一功分输出线；204、第二功分输出线；205、第三功分输出线；206、第二L型枝节；207、耦合器隔离端输出线；208、耦合器输入端口；209、连通孔；210、滤波输出线；211、第一L型枝节；110、功分器导柱；120、耦合器导柱；130、金属连接柱；131、电容连接柱；140、第二金属接地板；150、第三金属接地板；301、第一功分器输出加载电容；302、U型电感；303、L型电感；304、T型带线；305、第二功分器输出加载电容；306、功分器输入加载电容；401、第一谐振单元；402、第二谐振单元；403、第三谐振单元；404、Z型交叉耦合结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx元件称为第二xx元件，且类似地，可将第二xx元件称为第一xx元件。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于LTCC的射频模组的结构图，包括：功分器、耦合器、滤波器以及多层电路板，

所述功分器、耦合器和滤波器依次间隔设置在所述多层电路板上，所述多层电路板的中间层设置有第二金属接地板140，且所述第二金属接地板140位于所述耦合器和滤波器之间；

所述多层电路板中的顶层电路板100、底层电路板的外表面设置有多个输入/输出引脚，顶层电路板100和底层电路板的输入/输出引脚一一对应接通，所述多个输入/输出引脚中至少包含有：一个功分器输入端口，三个功分器输出端口，一个滤波器输入端口以及三个耦合器输出端口；

所述功分器输入端口连接所述功分器的输入端，所述功分器的三个输出端分别连接三个所述功分器输出端口，所述滤波器的输入端连接所述滤波器输入端口，所述滤波器的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的直通端、耦合端及隔离端分别连接三个所述耦合器输出端口；

三个所述功分器输出端口之间连接有隔离电阻以实现端口隔离，所述隔离电阻位于顶层电路板100的外表面。

在本实施例中，该射频模组使用LTCC技术，采用叠层设计，使得射频模组的体积小，并且具有集成度高、低插损、高性能的优点，其中滤波器采用交指型滤波器结构，滤波器的带内插损、波纹及带外抑制性好，耦合器、功分器与滤波器隔离设计，且位于多层电路板，隔离度高、插损低，易于与其他电路进行集成工作，且与未来电路高集成化、小型化趋势相吻合；耦合器、功分器与滤波器之间通过内部的金属连接柱相连接，可选择是否连接耦合器输出端及功分器输入端来实现不同的功能，可广泛应用于5G基站等多种通信设备中，且适应了射频器件小型化的趋势，能够有效地替代传统大体积的同类产品，为我国大规模布局5G提供进一步的支撑；除可应用于5G基站设备外，也适用于多种新一代信息技术通信设备。

如图1至图3以及图24所示，在本实施例的一个示例中，所述多层电路板是由低温共烧陶瓷材料作为介质基板，并可作为介质或介质层设置耦合器、功分器与滤波器；多层电路板设置有二十层，分别为第一层、第二层至第二十层电路，或者分别为第一层介质层、第二层介质层至第二十层介质层；其中第一层电路可以称为顶层电路板100，第十一层电路可以作为多层电路板的中间层，第二十层可以称为底层电路板；第十一层电路将所述多层电路板分为第一功能部分和第二功能部分，多层电路板的中间层设置有第二金属接地板，如图13所示，且第二金属接地板140的外沿未延伸至电路板的边沿；第一功能部分设置功分器和耦合器，第二功能部分设置滤波器；整体构成了层叠设置的射频模组，集成化程度高且体积较小。

在一个示例中，所述多层电路板中的顶层电路板100、底层电路板的外表面设置有多个输入/输出引脚，具体是：第一引脚11作为功分器输入端口，第二引脚12作为滤波器输入端口，第三引脚13作为第一功分器输出端口，第四引脚14作为第二功分器输出端口，第五引脚15作为第三功分器输出端口，第六引脚16、第七引脚17、第八引脚18分别作为三个所述耦合器输出端口，分别对应耦合器的直通端、耦合端及隔离端，并且第八引脚18也连接滤波器的输出端。顶层电路板100和底层电路板的输入/输出引脚一一对应接通，具体是通过侧金属导带105一一对应接通。

在一个实施例中，所述功分器可以设有四个功分器输出端口，并且两两对称设置，即第一功分器输出端口、第四功分器输出端口对称，第二功分器输出端口、第三功分器输出端口对称；当然，所述功分器可以是一分二功分器，即具有两个功分器输出端，在此不再详述。

本实施例中，通过连接不同的输入/输出引脚，可以满足不同的使用场景，实现下述功能：（1）将耦合器的直通端与功分器的输入端断开可实现滤波器加耦合器的功能模组；（2）将耦合器的直通端与功分器的输入端通过外部连接可实现滤波器、耦合器和功分器的功能模组；（3）功分器可作为一分三等功分器单独使用，因此，该射频模组的功能多样，可扩展性高。

本示例中，所述隔离电阻分别为第一隔离电阻103和第二隔离电阻104，所述第一隔离电阻103的两端设置金属化过孔与所述功分器的三个输出端中的第一、第三输出端接通，且第一隔离电阻103的两端被其中段进行阻性隔断，具体是通过电路板内的金属连接柱130接通，第二隔离电阻104的两端及中部设置金属化过孔与所述功分器的三个输出端中的第一、第二及第三输出端接通，且第二隔离电阻104被阻性隔断为三段结构，具体是通过电路板内的金属连接柱130接通，所述第一隔离电阻103、第二隔离电阻104位于顶层电路板100的外表面，实现了所述功分器的三个输出端的端口隔离。

如图1至图4、图13和图20所示，在另一个实施例中，所述顶层电路板100上设置有第一金属接地板106，所述底层电路板上设置有第三金属接地板150，所述第一金属接地板106与第三金属接地板150之间设置有屏蔽涂层，所述屏蔽涂层设置于所述多层电路板的外周面，并与第一金属接地板106和第三金属接地板150接通构成屏蔽罩。

在本实施例中，通过设置的第一金属接地板106、第二金属接地板140、第三金属接地板150，以及与屏蔽涂层组成的屏蔽罩，实现了功分器、耦合器与滤波器的隔离，以及射频模组的整体结构与外部器件之间的良好隔离。

本实施例的一个示例中，所述多层电路板中的顶层电路板100、底层电路板的外表面一一对应设置有多个焊盘槽101，所述焊盘槽101用于设置所述输入/输出引脚，所述功分器输出端口处的焊盘槽101内侧设置有矩形槽102，用于设置所述隔离电阻。

本实施例的一个示例中，焊盘槽101可以设置为U型槽，也可以设置为方形槽；U型槽内固定焊盘作为输入/输出引脚，当然也可以是金属贴片，上述的第一隔离电阻103、第二隔离电阻104设置在所述矩形槽102内，并且两者之间未接通，所述屏蔽涂层由银浆料金属涂层形成，当然也可以是其他金属材料涂布形成，例如铜、锡等。

如图14至图19所示，在另一个实施例中，该滤波器包括第一谐振单元401、第二谐振单元402、第三谐振单元403以及交叉耦合单元，第一谐振单元401、第二谐振单元402、第三谐振单元403以及交叉耦合单元层叠设置在不同层电路板上构成交指型滤波器，各谐振单元均为五阶谐振器结构，五阶谐振器结构的各阶谐振器通过金属连接柱130与相邻层电路板连接，金属连接柱130从第三金属接地板150连接至第二金属接地板140所在层电路板；第二谐振单元402中的第一阶谐振器连接有滤波输入线202作为所述滤波器的输入端，第二谐振单元402中的第五阶谐振器连接有滤波输出线210作为所述滤波器的输出端，所述滤波输入线202、滤波输出线210均为阻抗变换结构或带状线结构；如图24所示。

本实施例的一个示例中，第十二层至第十九层电路板中的金属连接柱130可以设置有120根，如图14所示；另外，第一层至第十层电路板中的金属连接柱130可以设置有67根；当然金属连接柱130并不局限于上述的设置数量，也并不局限于上述电路板层，在满足各相邻层电路板上设置的元器件导通的情况下，具体的设置数量可以根据设计需要进行灵活选择，本示例不限制于此。

在本实施例的一个示例中，如图2所示，为本实施例中的第三层电路板，也即第三层介质层，本层介质中有一圈金属连接柱130，用于连接第一金属接地板106和第二金属接地板140，所述的第一金属接地板106位于第一层介质层（即第一层电路板），所述的第二金属接地板140位于第十一层介质层。

在本实施例的一个示例中，所述第一谐振单元401、第二谐振单元402、第三谐振单元403中，各谐振单元都可分为五个谐振器枝节，每个谐振器枝节的一端通过传输线或连接线连接为一体，各谐振单元所在的各层电路板可以作为一种介质，该介质中有金属连接柱将谐振器枝节连接至第二金属接地板，各谐振枝节的线宽及线长各不相同，各谐振枝节之间的间隙也各不相同。

在本示例中，由于各传输线之间的缝隙宽度各不相同，可以通过改变缝隙宽度改变耦合程度，从而控制滤波器的工作带宽，通过改变各阶谐振器枝节长度可以控制滤波器工作中心频率。一个示例应用场景中，滤波器的工作中心频率在5G通信中的3.5GHz频段。

在本实施例的一个示例中，第二谐振单元402中的第一阶谐振器连接有滤波输入线202作为所述滤波器的输入端，第二谐振单元402中的第五阶谐振器连接有滤波输出线210作为所述滤波器的输出端，具体地，第十六层介质上印刷有滤波器输入输出传输线，用于射频信号输入输出，分别连接至第一阶谐振器、第五阶谐振器，其中输出端传输线末端通过内部的金属连接柱连接至耦合器输入端口208。

在本实施例的一个示例中，所述滤波输入线202、滤波输出线210可以是阻抗变换结构；通过设置的阻抗变换结构，可将滤波器的工作频带进一步展宽，阻抗变换结构为一种渐变线形式的传输带线，可以有直线式和指数式。

当然，实际应用时，所述滤波输入线202、滤波输出线210也可以是带状线结构，即该带状线结构为线框等宽的直线式传输带线，简化了设置滤波器的LTCC工艺，进而可以提高生产效率。

在另一个实施例中，所述交叉耦合单元为Z型交叉耦合结构404，Z型交叉耦合结构404与各谐振单元中的第一阶谐振器和第四阶谐振器对应设置，其中Z型交叉耦合结构404的线宽与第一、四阶谐振器的线宽相同；用于增加传输零点以提高滤波器的带外抑制性能。

本实施例中，通过设置的Z型交叉耦合结构404，引入零点从而提高滤波器带外抑制性能，此外，Z型交叉耦合结构404所在介质层，也有金属连接柱连接第二金属接地板140与第三金属接地板150，及将滤波器的谐振枝节连接至上述第二金属接地板140和第三金属接地板150。

在本实施例的一个示例中，如图19所示，为第十九层介质层，介质层中的Z型电路为滤波器的Z型交叉耦合结构电路，分别位于第一阶谐振器的电路（或带线）和第四阶谐振器的电路（或带线）下方，通过此Z型交叉耦合结构404可引入零点从而提高滤波器带外抑制性能，本层有金属连接柱连接第二金属接地板140、第三金属接地板150及将滤波器谐振电路连接至第二金属接地板140、第三金属接地板150；如图20所示，为第二十层介质层，有金属连接柱130靠近边缘位置，用于连接第二金属接地板140与第三金属接地板150及将滤波器连接至第二金属接地板140或第三金属接地板150。

如图9所示，在一个实施例中，所述耦合器为平行线耦合器，所述平行线耦合器包括背对背设置的第一L型枝节211和第二L型枝节206，所述第一L型枝节211的一端作为耦合器的直通端，所述第一L型枝节211的另一端作为耦合器的输入端，所述第二L型枝节206与所述耦合器的直通端相对的一端作为耦合器的耦合端，所述第二L型枝节206的另一端作为耦合器的隔离端。

在本实施例中两条呈“L”型的第一L型枝节211和第二L型枝节206可以为耦合器电路，耦合器电路采用平行线耦合电路结构，其中上方电路为耦合器耦合端口至隔离端口连接电路，分别连接至射频模组侧面的第八引脚18与耦合器隔离端输出线207及接至第六引脚16，下方电路为耦合器输入端口208，接至耦合器直通端口的连接线路，分别连接至滤波器输出端与耦合器直通端输出引脚，耦合器输入端口208通过内部金属连接柱130与滤波器输出端口相连接，本层介质中有一圈内部金属连接柱，用于连接第一层接地板和第十一层接地板。

本实施例的一个示例中，耦合器输入端口208通过贯穿连通孔209的耦合器导柱120与滤波输出线210连接，进而与滤波器输出端口相连接；当然，也可以通过金属化过孔实现连接。

如图5至图12所示，在另一个实施例中，所述功分器至少包括第一功分谐振结构、第二功分谐振结构和第三功分谐振结构，各所述功分谐振结构均包括依次相连的一条输出带线、多条U型电感302以及一条L型电感303，并且所述一条输出带线、多条U型电感302以及一条L型电感303按照预设方式布置在不同层电路板上，各所述L型电感303共同连接有一输入带线组件作为功分器的输入端，所述第一功分谐振结构、第二功分谐振结构和第三功分谐振结构对应的输出带线分别作为第一功分输出线203、第二功分输出线204及第三功分输出线205，对应功分器的第一、第二及第三输出端；各所述输出带线还连接有功分器输出加载电容。

本实施例的一个示例中，所述第一功分谐振结构和第三功分谐振结构对称设置，所述第二功分谐振结构包括的输出带线为L型结构；所述输入带线组件包括T型带线304和功分输入线201，所述T型带线304连接所述功分输入线201与各所述L型电感303，所述功分输入线201连接有功分器输入端口和功分输入加载电容306。

所述的一条输出带线、多条U型电感302以及一条L型电感303按照预设方式布置在不同层电路板上，具体包括：

如图5所示，为本示例中第三层介质层，三条带状线分别为第一功分谐振结构、第二功分谐振结构和第三功分谐振结构包括的输出带线，三条带状线连接至侧金属导带105，进而连接至对应的三个功分器输出端口，第三层介质层中也有一圈金属连接柱，用于连接第一层介质层的第一金属接地板106和第十一层介质层的第二金属接地板140；

如图6所示，为本示例中的第四层介质层，其中有三条“U”型带状线，对应是功分器中第一、第二和第三功分谐振结构的U型电感302，通过金属连接柱上下连接形成环绕电感，U型电感302上方的两条带状线为两条第一功分器输出加载电容301，通过金属连接柱130分别与功分器输出端连接，在两条带状线之间有金属连接柱130作为电容连接柱131，用于连接上层的第一功分器输出加载电容301与功分器的输出端，本层介质中有一圈金属连接柱，用于连接第一金属接地板106和第二金属接地板140；

如图7所示，为本示例中的第五层介质层，三条“U”型带状线为功分器谐振电感，通过金属连接柱与上下层U型电感302连接，三个U型电感302尺寸相同，本层介质中有一圈金属连接柱，用于连接第一金属接地板106和第二金属接地板140；

如图8所示，为本示例中的第六层介质层，三条“L”型带状线为功分器谐振结构中的L型电感303，三条L型电感303共同连接一条输入带线组件的一端，输入带线组件的另一端通过金属连接柱130连接至功分器的输入端；该层介质内部的金属连接柱130作为功分器导柱110实现连接功能。

如图9所示，为本示例中第七层介质层，位于左上的带状线为第二功分器输出加载电容305，第二功分器输出加载电容305通过介质层内部的金属连接柱130连接至功分器的输出端，即三条带状线中对应的一条，下方第一个圆形的金属连接柱130连接前述T型带线304与设置于第十层介质的功分器输入加载电容306，第二个圆形的金属连接柱（图24中的功分器导柱110）连接前述T型带线304与位于第八层的功分器的输入端。

如图10所示，为本示例中的第八层介质层，电路为功分输入线201，功分输入线201的一端连接至第一引脚11，另一端通过内部的金属连接柱130连接至T型带线304实现信号传输；

如图11所示，为本示例中的第九层介质层，中间圆形金属连接柱130连接前述T型带线304与位于第十层介质的功分器输入加载电容306，本层介质中有一圈金属连接柱130，用于连接第一金属接地板106和第二金属接地板140；

如图12所示，为本示例中的第十层介质层，带状线为功分器输入加载电容306，通过介质层内部的金属连接柱连接至第六层T型带状线，本层介质中也有一圈金属连接柱，用于连接第一金属接地板106和第二金属接地板140。

如图3所示，为一个实施例中的第一层金属层的结构，其中黑色部分均为金属电路，其中包括金属接地板、八个焊接引脚及隔离电阻，焊接引脚通过侧金属导带105连接至第二十层的输入/输出引脚，U型槽用于隔断焊接引脚等与金属接地板的连接；

如图13所示，为第二金属接地板140的结构示意图，第二金属接地板140用于整体射频模组的信号分隔，其中在第二金属接地板140中开有圆形孔，可使金属连接柱通过此圆形孔连接耦合器的输入端与滤波器的输出端；

如图14所示，为金属连接柱130在各介质层的设置示意图，金属连接柱130靠近边缘位置，用于连接第二金属接地板140与第三金属接地板150，及将滤波器的谐振结构连接至第二金属接地板140和/或第三金属接地板150；

在一个实施例中，所述多层电路板的第十五层至第二十层可以设置滤波器；具体地，在一个示例中，所述滤波器的设置方式包括：

如图15所示，为第十五层介质层，本层的交指型滤波器谐振器有五条不同规模的传输线，分别对应于滤波器五阶电路，电路末端通过传输线连接在一起并通过金属连接柱130连接至第三金属接地板150，相邻传输线之间的缝隙宽度各不相同；

本示例中通过改变相邻传输线之间的缝隙宽度，可改变耦合程度从而控制滤波器的工作带宽，通过改变各阶谐振器的枝节长度可以控制滤波器工作中心频率。

如图15-图19所示，为交指型滤波器谐振器的结构示意图，其中输入端传输线一端与谐振器第一阶电路相连，另一端与输入引脚相连，输出端传输线一端与谐振器第五阶电路相连，另一端通过金属连接柱连接至耦合器输入端口208；

如图17所示，为第十七层介质层，本层金属电路为交指型滤波器谐振器电路，有五条传输线，分别对应于滤波器五阶电路，末端通过传输线连接在一起并通过金属连接柱130连接至相邻的金属接地板；

如图18所示，为第十八层、第二十层介质层，有金属连接柱130靠近边缘位置，用于连接第二金属接地板140与第三金属接地板150及将滤波器连接至相邻金属接地板。

在另一个实施例中，所述射频模组可以通过连接不同的输入/输出引脚与外部设备，该外部设备可以是5G天线或5G基带芯片，这样的话可以满足不同的使用场景的不同功能模式，即：其一、将该射频模组中耦合器的直通端与功分器的输入端断开可实现滤波器加耦合器的功能模组；其二、将该射频模组中将耦合器的直通端与功分器的输入端通过外部连接可实现滤波器、耦合器和功分器的功能模组；其三、该射频模组中功分器可作为一分三等功分器单独使用。

本实施例中，如图21所示，为本实施例中滤波器和耦合器的输入输出端口的频率特性曲线图；在图中选取了多个点，例如：Y1、Y2、Y3、R1、R2、R3；其中滤波器在通带内最小插损为2.26 dB，位于3368MHz的零点深度为29.06 dB，位于3863MHz的零点深度33.31 dB，滤波器的驻波整体优于20 dB，其余频段带外抑制整体优于40 dB，在某些特定频段带外抑制优于60 dB。

如图22所示，为本实施例中滤波器和耦合器的频率特性曲线图，在图中选取了多个点，例如：Y1、Y2、Y3、R1、R2、R3、X1、Z1，其中，滤波器在通带内最小插损为2.24 dB，位于3368MHz的零点深度为27.23 dB，位于3863MHz的零点深度24.16 dB，滤波器的驻波整体优于20 dB，最小驻波为31.28 dB，耦合器耦合度为25 dB，隔离度大于40 dB。

如图23所示，为本实施例中功分器的频率特性曲线图；在图中选取了多个点，例如：Y1、Y2、Y3、R1、R2、R3，其中，功分器带内插损最小为0.66 dB，最大插损为0.9 dB，带内波动小于0.4 dB，带内驻波优于12.5 dB。

综上所述，所述射频模组以LTCC技术为基础，叠层构成整体的射频模组；整体模组的构成结构可实现多功能，如上所述；通过不同的连接方式可以工作在不同的工作模式，可适应多种应用场景。具有低插损、高稳定性、性能优良、适合于大规模的生产等优点，且适应了未来射频器件小型化的发展趋势。

在另一个实施例中，一种基站设备，所述基站设备包括基带模组和如上所述的射频模组，所述基带模组与射频模组电性连接，能够通过所述射频模组收发通信信号。

本实施例中，所述基带模组包括电源、电源管理芯片和基带芯片，所述电源管理芯片控制电源为基带芯片、射频模组供电，射频模组连接有微带天线或天线，基带芯片通过射频模组发送和接收通信信号，并通过天线进行发射。

本发明上述实施例中提供了一种基于LTCC的射频模组，并基于该基于LTCC的射频模组提供了一种基站设备，该射频模组使用LTCC技术，采用叠层设计，使得射频模组的体积小，并且具有集成度高、低插损、高性能的优点，其中滤波器采用交指型滤波器结构，滤波器的带内插损、波纹及带外抑制性好，耦合器、功分器与滤波器隔离设计，且位于多层电路板，隔离度高、插损低，易于与其他电路进行集成工作，且与未来电路高集成化、小型化趋势相吻合；耦合器、功分器与滤波器之间通过内部的金属连接柱相连接，可选择是否连接耦合器输出端及功分器输入端来实现不同的功能，可广泛应用于5G基站等多种通信设备中，且适应了射频器件小型化的趋势，能够有效地替代传统大体积的同类产品，为我国大规模布局5G提供进一步的支撑；除可应用于5G基站设备外，也适用于多种新一代信息技术通信设备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述射频模组包括功分器、耦合器、滤波器以及多层电路板，

所述功分器、耦合器和滤波器依次设置在所述多层电路板上，所述多层电路板的中间层设置有第二金属接地板，且所述第二金属接地板位于所述耦合器和滤波器之间；

所述多层电路板中的顶层电路板、底层电路板的外表面设置有多个输入/输出引脚，顶层电路板和底层电路板的输入/输出引脚一一对应接通，所述多个输入/输出引脚中至少包含有：一个功分器输入端口，三个功分器输出端口，一个滤波器输入端口以及三个耦合器输出端口；

所述功分器输入端口连接所述功分器的输入端，所述功分器的三个输出端分别连接三个所述功分器输出端口，所述滤波器的输入端连接所述滤波器输入端口，所述滤波器的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的直通端、耦合端及隔离端分别连接三个所述耦合器输出端口；

三个所述功分器输出端口之间连接有隔离电阻以实现端口隔离，所述隔离电阻位于顶层电路板的外表面。

2.根据权利要求1所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述顶层电路板上设置有第一金属接地板，所述底层电路板上设置有第三金属接地板，所述第一金属接地板与第三金属接地板之间设置有屏蔽涂层，所述屏蔽涂层设置于所述多层电路板的外周面，并与第一金属接地板和第三金属接地板接通构成屏蔽罩。

3.根据权利要求2所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，该滤波器包括第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元以及交叉耦合单元，所述第一谐振单元、第二谐振单元、第三谐振单元以及交叉耦合单元层叠设置在不同层电路板上构成交指型滤波器，各谐振单元均为五阶谐振器结构，五阶谐振器结构的各阶谐振器通过金属连接柱与相邻层电路板连接，金属连接柱从第三金属接地板连接至第二金属接地板所在层电路板；第二谐振单元中的第一阶谐振器连接有滤波输入线作为所述滤波器的输入端，第二谐振单元中的第五阶谐振器连接有滤波输出线作为所述滤波器的输出端，所述滤波输入线、滤波输出线均为阻抗变换结构或带状线结构。

4.根据权利要求3所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述交叉耦合单元为Z型交叉耦合结构，Z型交叉耦合结构与各谐振单元中的第一阶谐振器和第四阶谐振器对应设置，其中Z型交叉耦合结构的线宽与第一、四阶谐振器的线宽相同。

5.根据权利要求1所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述耦合器为平行线耦合器，所述平行线耦合器包括背对背设置的第一L型枝节和第二L型枝节，所述第一L型枝节的一端作为耦合器的直通端，所述第一L型枝节的另一端作为耦合器的输入端，所述第二L型枝节与所述耦合器的直通端相对的一端作为耦合器的耦合端，所述第二L型枝节的另一端作为耦合器的隔离端。

6.根据权利要求1所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述功分器至少包括第一功分谐振结构、第二功分谐振结构和第三功分谐振结构，各所述功分谐振结构均包括依次相连的一条输出带线、多条U型电感以及一条L型电感，并且所述一条输出带线、多条U型电感以及一条L型电感按照预设方式布置在不同层电路板上，各所述L型电感共同连接有一输入带线组件作为功分器的输入端，所述第一功分谐振结构、第二功分谐振结构和第三功分谐振结构对应的输出带线分别作为功分器的第一、第二及第三输出端；各所述输出带线还连接有功分器输出加载电容。

7.根据权利要求6所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述第一功分谐振结构和第三功分谐振结构对称设置，所述第二功分谐振结构包括的输出带线为L型结构。

8.根据权利要求6所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述输入带线组件包括T型带线和功分输入线，所述T型带线连接所述功分输入线与各所述L型电感，所述功分输入线连接有功分器输入端口和功分输入加载电容。

9.根据权利要求1所述的基于LTCC的射频模组，其特征在于，所述多层电路板中的顶层电路板、底层电路板的外表面一一对应设置有多个焊盘槽，所述焊盘槽用于设置所述输入/输出引脚，所述功分器输出端口处的焊盘槽内侧设置有矩形槽，用于设置所述隔离电阻。

10.一种基站设备，其特征在于，所述基站设备包括基带模组和如权利要求1-9任一所述的射频模组，所述基带模组与射频模组电性连接，能够通过所述射频模组收发通信信号。

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