CN214203934U - 一种叠层片式电桥 - Google Patents

Abstract

一种叠层片式电桥，可用于基站以及其他各种通讯设备中。该电桥采用集总参数设计结构。此款电桥采用LTCC技术，然后通过900℃左右低温共烧而成。本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种叠层片式电桥，所述的包括基体、设于基体外侧的信号的输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、电路输出负载端、第一产品接地端和第二产品接地端以及设置在基体内部的七层电路层,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叠层片式电桥的特殊电性能要求。本发明有效实现了电桥的特性，且具有低损耗、小尺寸、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集成化、小型化的发展趋势。

Description

一种叠层片式电桥

技术领域

本发明公开一种新型小型化的叠层片式电桥，可用于基站以及其他各种通讯设备中。

背景技术

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)作为一种适用范围很广的高密度封装技术，以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。普遍应用于多层芯片电路模块化设计中。LTCC技术为基础设计和生产的射频微波元件和模块包括巴伦滤波器、滤波器、多工器、双工器、天线、耦合器、电桥、巴伦、接收前端模组、天线开关模组等。它除了在成本和集成封装等优势之外，在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及高频性能等方面都具有许多优点。随着现代电子设备向小型化、高频化方向不断发展，它们已经大量运用于小型化电子设备。

在移动通信领域，通讯产品功能越来越多，可用的频谱资源尤为重要，此时需要各种频段的滤波器来分离不同的信号。在通讯产品设计中，可以采用分立的电桥处理不同频段的输入信号，采用LTCC技术制作的片式电桥具有高可靠性、低插损、高选择性、体积小、重量轻、易于集成、低成本等优点，适合大规模生产。因此应用非常广泛。

发明内容

本发明提供一种新型小型化叠层片式电桥，该电桥采用集总参数设计结构。此款电桥采用LTCC技术，然后通过900℃左右低温共烧而成。本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种叠层片式电桥，所述的包括基体、设于基体外侧的信号的输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、电路输出负载端、第一产品接地端和第二产品接地端以及设置在基体内部的七层电路层，所述的电路层分别为：

第一层：在陶瓷介质基板上印制有一块相互绝缘的第一层金属平面导体(20)、第一层第一细线金属平面导体(18)和第一层第二细线金属平面导体(19)，其中第一层第一细线金属平面导体和第一层第二细线金属平面导体分别连接第一产品接地端和第二产品接地端；

第二层：在陶瓷介质基板上印制有四块相互绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片、第二层第二电容基片、第二层第三电容基片和第二层第四电容基片，分别连接外部电极脚位电路输出负载端、第二信号输出端、信号的输入端、第一信号输出端，并且所述的第二层第一电容基片、第二层第二电容基片、第二层第三电容基片和第二层第四电容基片分别与第一层金属平面导体形成电路中的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；

第三层：在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第三层第一金属基片和第三层第二金属基片，分别连接外部电极第二信号输出端和信号的输入端，所述的第三层第一金属基片和第三层第二金属基片通过内导体第三金属柱和第四金属柱与第四层螺旋细线金属电感线圈相连；

第四层：在陶瓷介质基板上印制有第四层螺旋细线金属电感线圈，所述的第四层螺旋细线金属电感线圈通过内导体第三金属柱和第四金属柱与第三层第一金属基片和第三层第二金属基片相连接；

第五层：在陶瓷介质基板上印制有第五层螺旋细线金属电感线圈，通过内导体第一金属柱和第二金属柱分别与第六层第一金属基片和第六层第二金属基片相连接；

第六层：在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第六层第一金属基片和第六层第二金属基片，所述的第六层第一金属基片和第六层第二金属基片分别连接外部电极电路输出负载端和第一信号输出端，并通过内导体第一金属柱和第二金属柱与第五层螺旋细线金属电感线圈相连；

第七层：在陶瓷介质基板上印制有一块第七层金属平面导体、第七层第一细线金属平面导体和第七层第二细线金属平面导体，所述的第七层第一细线金属平面导体和第七层第二细线金属平面导体分别连接第一产品接地端，第二产品接地端。

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叠层片式电桥的特殊电性能要求。本发明有效实现了电桥的特性，且具有低损耗、小尺寸、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集成化、小型化的发展趋势。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明新型叠层电桥等效电路示意图；

图2为本发明新型叠层电桥外观结构立体示意图；

图3为本发明新型叠层电桥内部结构示意图；

图4为本发明第一层平面结构示意图；

图5为本发明第二层电路平面结构示意图；

图6为本发明第三层电路平面结构示意图；

图7为本发明第四层电路平面结构示意图；

图8为本发明第五层电路平面结构示意图；

图9为本发明第六层电路平面结构示意图；

图10为本发明第七层电路平面结构示意图；

图11为本发明第八层电路平面结构示意图；

图12为本发明第九层电路平面结构示意图；

图13为本发明产品频率响应曲线图。

具体实施方案

一种新型小型化叠层片式电桥，包括基体、设置在基体外侧的接线端头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。

图1是叠层片式电桥等效电路图。叠层片式电桥由电感L1、L2和电容C1、C2、C3、C4构成，信号由SUM Port进入后至端口输出LP1 PORT和LP2 PORT，输出信号能量各占一半；原理是L1和L2之间形成电感耦合；理想状态下，信号能量耦合一半到LP2 PORT，另外一半还是到LP1 PORT.

图2是叠层片式电桥的外观结构，其中①为信号的输入端对应电路的SUM PORT，③、④为第一信号输出端和第二信号输出端，分别对应电路中的LP2PORT和LP1 PORT，⑥为电路输出负载端，连接50Ω负载；②、⑤分别为第一产品接地端和第二产品接地端；⑦为产品的方向识别点，⑧是产品的陶瓷本体，主要是氧化铝(Al₂O₃)和氧化硅(SiO₂)构成；

叠层片式电桥内部结构如图3所示，电路结构分布在陶瓷基体内部，叠层片式电桥内部结构一共有7层，内部结构从下往上分比为：

第一层，在陶瓷介质基板上印制有一块第一层金属平面导体(20)，第一层第一细线金属平面导体(18)，第一层第二细线金属平面导体(19)分别连接第一产品接地端②和第二产品接地端⑤。

第二层，在陶瓷介质基板上印制有四块相互绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片(14)、第二层第二电容基片(15)、第二层第三电容基片(16)和第二层第四电容基片(17)，分别连接外部电极脚位电路输出负载端⑥、第二信号输出端④、信号的输入端①、第一信号输出端③，并且所述的第二层第一电容基片(14)、第二层第二电容基片(15)、第二层第三电容基片(16)和第二层第四电容基片(17)分别与第一层金属平面导体(20)形成电路中的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4。

第三层，如图6，在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第三层第一金属基片(10)，第三层第二金属基片(11)，分别连接外部电极第二信号输出端④和信号的输入端①，并通过内导体第三金属柱(12)和第四金属柱(13)与第四层螺旋细线金属电感线圈(9)相连。

第四层，如图8，在陶瓷介质基板上印制有第四层螺旋细线金属电感线圈(9)，通过内导体第三金属柱(12)和第四金属柱(13)与第三层第一金属基片(10)和第三层第二金属基片(11)相连接。

第五层，如图9，在陶瓷介质基板上印制有第五层螺旋细线金属电感线圈(8)，通过内导体第一金属柱(5)和第二金属柱(6)分别与第六层第一金属基片(4)，第六层第二金属基片(7)相连接；

第六层，如图11，在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第六层第一金属基片(4)和第六层第二金属基片(7)，分别连接外部电极电路输出负载端⑥和第一信号输出端③，并通过内导体第一金属柱(5)和第二金属柱(6)与第五层螺旋细线金属电感线圈(8)相连。

第七层，如图12，在陶瓷介质基板上印制有一块第七层金属平面导体(1)，第七层第一细线金属平面导体(2)，第七层第二细线金属平面导体(3)分别连接第一产品接地端②，第二产品接地端⑤。

图中，第一层金属平面导体(20)，其中第一层第一细线金属平面导体(18)，第一层第二细线金属平面导体(19)连接外电极接地脚位第一产品接地端②，第二产品接地端⑤；第二层第一电容基片(14)、第二层第二电容基片(15)、第二层第三电容基片(16)和第二层第四电容基片(17)分别连接外部电极脚位电路输出负载端⑥、第二信号输出端④、信号的输入端①、第一信号输出端③，与第一层金属平面导体(20)形成第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4；第三层第一金属基片(10)和第三层第二金属基片(11)分别连接外部电极的第二信号输出端④和信号的输入端①，外部电极信号的输入端①连接电路中SUM PORT，外部电极的第二信号输出端④连接电路中LP2PORT，并通过内导体第三金属柱(12)和第四金属柱(13)与第四层螺旋细线金属电感线圈(9)相连；第四层螺旋细线金属电感线圈(9)与通过内导体第三金属柱(12)和第四金属柱(13)与第三层第一金属基片(10)和第三层第二金属基片(11)相连接，形成电感L1；第五层螺旋细线金属电感线圈(8)通过内导体第一金属柱(5)和第二金属柱(6)分别与第六层第一金属基片(4)和第六层第二金属基片(7)相连接，形成电感L2；第六层第一金属基片(4)，第六层第二金属基片(7)分别连接外部电极电路输出负载端⑥和③，外部电极电路输出负载端⑥连接50Ω负载电阻，外部电极第一信号输出端③连接LP1Port，并通过内导体第一金属柱(5)和第二金属柱(6)与第五层螺旋细线金属电感线圈(8)相连；第七层金属平面导体(1)，第七层第一细线金属平面导体(2)和第七层第二细线金属平面导体(3)分别连接接地脚位第一产品接地端②和第二产品接地端⑤。

图13是产品频率响应曲线，在2GHz到3GHz频率范围内，传输损耗，从SUM Port到LP1 Port(dB(S(SUM,LP1)))和LP2 Port(dB(S(SUM,LP2)))的信号功率是3dB，也就是LP1Port输出功率和LP2 Port输出功率均分SUM port输入的信号功率；SUM Port和LP1 port，LP2 port的电压驻波比(VSWR)都小于2，即是VSWR(SUM)，VSWR(LP1)，VSWR(LP2)都小于2；端口隔离度dB(S(LP1,LP2))在2GHz到3GHz频率范围内，大于20dB。

Claims (1)

1.一种叠层片式电桥，所述的叠层片式电桥包括基体、设于基体外侧的信号的输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、电路输出负载端、第一产品接地端和第二产品接地端以及设置在基体内部的七层电路层，其特征在于，所述的电路层分别为：

第一层：在陶瓷介质基板上印制有一块相互绝缘的第一层金属平面导体（20）、第一层第一细线金属平面导体（18）和第一层第二细线金属平面导体（19），其中第一层第一细线金属平面导体和第一层第二细线金属平面导体分别连接第一产品接地端和第二产品接地端；

第二层：在陶瓷介质基板上印制有四块相互绝缘金属平面导体，分别为第二层第一电容基片、第二层第二电容基片、第二层第三电容基片和第二层第四电容基片，分别连接外部电极脚位电路输出负载端、第二信号输出端、信号的输入端、第一信号输出端，并且所述的第二层第一电容基片、第二层第二电容基片、第二层第三电容基片和第二层第四电容基片分别与第一层金属平面导体形成电路中的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；

第三层：在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第三层第一金属基片和第三层第二金属基片，分别连接外部电极第二信号输出端和信号的输入端，所述的第三层第一金属基片和第三层第二金属基片通过内导体第三金属柱和第四金属柱与第四层螺旋细线金属电感线圈相连；

第四层：在陶瓷介质基板上印制有第四层螺旋细线金属电感线圈，所述的第四层螺旋细线金属电感线圈通过内导体第三金属柱和第四金属柱与第三层第一金属基片和第三层第二金属基片相连接；

第五层：在陶瓷介质基板上印制有第五层螺旋细线金属电感线圈，通过内导体第一金属柱和第二金属柱分别与第六层第一金属基片和第六层第二金属基片相连接；

第六层：在陶瓷介质基板上印制有两块相互绝缘金属平面导体，分别为第六层第一金属基片和第六层第二金属基片，所述的第六层第一金属基片和第六层第二金属基片分别连接外部电极电路输出负载端和第一信号输出端，并通过内导体第一金属柱和第二金属柱与第五层螺旋细线金属电感线圈相连；

第七层：在陶瓷介质基板上印制有一块第七层金属平面导体、第七层第一细线金属平面导体和第七层第二细线金属平面导体，所述的第七层第一细线金属平面导体和第七层第二细线金属平面导体分别连接第一产品接地端，第二产品接地端。

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