CN216312022U - 一种巴伦结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种巴伦结构，包括：基体，所述基体外侧设有输入端口、输出端口和接地端口；电路层，所述电路层设置在所述基体内；所述电路层包括接地层和交错电感层，所述交错电感层由互相耦合的第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成，所述第一电感线通过垂直通孔串联形成第一电感，所述第二电感线通过垂直通孔串联形成第二电感；所述第一电感的一端连接接地端口，另一端连接输出端口；所述第二电感的一端连接输入端口，另一端连接输出端口。本申请解决了现有低频段的巴伦体积大的问题。

Description

一种巴伦结构

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种巴伦结构。

背景技术

随着电子电路技术和电子元器件封装技术的快速发展，人们对于电子产品的小型化提出了越来越高的要求。巴伦是平衡不平衡转换器，它除了完成信号从不平衡端口到平衡端口的相互转化之外，一般还具有阻抗变换功能。广泛应用在天线的馈电网络，差分放大器，平衡混频器等需要差分电路的系统中。随着电子系统向小型化、轻量化和高性能方向不断发展，对巴伦的尺寸也提出了更高的要求。

现有的宽带巴伦，如已公开的专利公开号为CN106684516A，专利名称为一种宽带三线巴伦的实用新型专利，该巴伦采用三线巴伦结构，其中心频率为2.1GHz时，尺寸已达到4.6mm*4.7mm,若该巴伦要实现更低频率，则需要增加耦合线的长度，这样巴伦的尺寸就会大于或等于4.6mm*4.7mm，不符合巴伦小型化的发展趋势，也不利于巴伦与其它电路元件集成。

实用新型内容

本申请实施例提供一种巴伦结构，解决了现有低频段的巴伦体积大的问题。

本实用新型是这样实现的，一种巴伦结构，包括：

基体，所述基体外侧设有输入端口、输出端口和接地端口；

电路层，所述电路层设置在所述基体内；

所述电路层包括接地层和交错电感层，所述交错电感层由互相耦合的第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成，所述第一电感线通过垂直通孔串联形成第一电感，所述第二电感线通过垂直通孔串联形成第二电感；

所述第一电感的一端连接接地端口，另一端连接输出端口；

所述第二电感的一端连接输入端口，另一端连接输出端口。

根据本申请实施例提供的巴伦结构，第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成交错电感层，利用第一电感线和第二电感线互相耦合可以进行能量传输，与现有巴伦相比，本申请实施例的巴伦只需要采用一个接地层和两个电感即可，结构得到简化，制作的复杂度降低，应用在低频段时的体积更小。

在其中一个实施例中，所述输入端口有一个，且所述输入端口设有输入电极；

所述输出端口有两个，分别为第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口设有第一输出电极，所述第二输出端口设有第二输出电极；

所述接地端口有两个，所述接地端口设有接地电极；

所述第一电感的一端连接所述接地电极，另一端连接所述第一输出电极；

所述第二电感的一端连接所述输入电极，另一端连接所述第二输出电极。

在其中一个实施例中，所述接地层位于所述交错电感层上方，且所述接地层用于连接所述接地电极以形成屏蔽罩。

在其中一个实施例中，所述接地层为田字格结构。

在其中一个实施例中，所述第一电感线有八段，所述第一电感线为平面螺旋电感；

所述第二电感线有八段，所述第二电感线为平面螺旋电感。

在其中一个实施例中，在所述第一电感线和所述第二电感线交错排列的方向上，两个相邻的所述第一电感线和所述第二电感线互相正对。

在其中一个实施例中，在从下至上的方向上，所述交错电感层的第一层、第四层、第五层、第八层、第九层、第十二层、第十三层和第十六层均为所述第一电感线；

所述交错电感层的第二层、第三层、第六层、第七层、第十层、第十一层、第十四层和第十五层均为所述第二电感线。

在其中一个实施例中，所述交错电感层第三层和第十一层的所述第二电感线图案相同，第四层和第十二层的所述第一电感线图案相同，第五层和第十三层的所述第一电感线图案相同，第六层和第十四层的所述第二电感线图案相同，第七层和第十五层的所述第二电感线图案相同，第八层和第十六层的所述第一电感线图案相同。

在其中一个实施例中，所述输入电极、所述第一输出电极、所述第二输出电极以及所述接地电极均为三层金属结构；

三层金属结构包括银层、镍层和锡层，镍层位于银层和锡层之间，锡层远离所述基体。

在其中一个实施例中，所述基体为呈长方体形的陶瓷基体，且所述陶瓷基体的长度为2.0毫米，所述陶瓷基体的宽度为1.25毫米，所述陶瓷基体的高度为0.95毫米。

在其中一个实施例中，所述巴伦结构的通带为240MHz-1150MHz，通带内插入损耗≤1.40dB；

所述巴伦结构的幅度不平衡度≤1.10dB，所述巴伦结构的相位不平衡度≤6.0°。

本申请提供的巴伦结构的有益效果在于：本申请采用两个电感和一个接地层，与现有巴伦相比，减少了电感和接地层的数量，简化了巴伦结构，降低了巴伦制作的复杂度，应用在低频段时的体积更小，带宽更宽，插入损耗也更优。

附图说明

图1是本申请实施例提供的巴伦结构的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的巴伦结构的电路层排列示意图。

图3是本申请实施例提供的巴伦结构的电路原理图。

图4是图2中L22和L26的图案示意图。

图5是图2中L12和L16的图案示意图。

图6是图2中L13和L17的图案示意图。

图7是图2中L23和L27的图案示意图。

图8是图2中L24和L28的图案示意图。

图9是图2中L14和L18的图案示意图。

图10是图2中L11的图案示意图。

图11是图2中L15的图案示意图。

图12是图2中L21的图案示意图。

图13是图2中L25的图案示意图。

图14是图2中P1、P2的图案示意图。

图15是图2中接地层的图案示意图。

附图标记：10、基体；11、输入端口；12、输出端口；13、接地端口；121、第一输出端口；122、第二输出端口；

20、电路层；21、接地层；22、第一电感；23、第二电感。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供一种巴伦结构，解决了现有低频段的巴伦体积大的问题。

参考图1，本申请实施例提供的巴伦结构包括基体10，基体10外侧设有输入端口11、输出端口12和接地端口13；电路层20，电路层20设置在基体10内；电路层20包括接地层21和交错电感层，交错电感层由互相耦合的第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成，第一电感线通过垂直通孔串联形成第一电感22，第二电感线通过垂直通孔串联形成第二电感23；第一电感22的一端连接接地端口13，另一端连接输出端口12；第二电感23的一端连接输入端口11，另一端连接输出端口12。

根据本申请实施例提供的巴伦结构，第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成交错电感层，利用第一电感线和第二电感线互相耦合可以进行能量传输，与现有巴伦相比，本申请实施例的巴伦只需要采用一个接地层21和两个电感即可，结构得到简化，制作的复杂度降低，应用在低频段时的体积更小。

需要说明的是，本申请实施例的巴伦采用LTCC工艺进行制作，上述基体10为陶瓷基体，陶瓷基体由低温共烧陶瓷粉料制成，烧结温度为860℃～900℃，陶瓷粉料的介电常数为8±2，介质损耗因子为tanα≤0.005。进一步的，陶瓷基体呈长方体形，且本申请实施例的陶瓷基体的长度为2.0毫米，陶瓷基体的宽度为1.25毫米，陶瓷基体的高度为0.95毫米，将第一电感22、第二电感23以及接地层21封装在陶瓷基体内。

在其中一个实施例中，参考图1，输入端口11有一个，且输入端口11设有输入电极；输出端口12有两个，分别为第一输出端口121和第二输出端口122，第一输出端口121设有第一输出电极，第二输出端口122设有第二输出电极；接地端口13有两个，接地端口13设有接地电极；第一电感22的一端连接接地电极，另一端连接第一输出电极；第二电感23的一端连接输入电极，另一端连接第二输出电极。

需要说明的是，通过设置电极使电感与外部电路连接，连接更加方便，只需要将外部电路与基体10外侧设置的端口对应连接即可。具体的，输入电极、第一输出电极、第二输出电极以及接地电极均为三层金属结构；三层金属结构包括银层、镍层和锡层，镍层位于银层和锡层之间，锡层远离基体10。三层金属结构的电极可以保证产品的焊接可靠性。

可选的，第一电感22、第二电感23和接地层21上都设有内电极，这样可以方便第一电感22、第二电感23和接地层21分别与端口连接，内电极由银浆制成，银浆烧结温度为860℃～900℃，银浆含银量为85±5％，银层的厚度为10微米±3微米。

在其中一个实施例中，参考图2，接地层21位于交错电感层上方，且接地层21用于连接接地电极以形成屏蔽罩。

需要说明的是，上述接地层21可以放置在交错电感层上方，也可以放置在交错电感层下方，当接地层21放置在交错电感层上方时，通过连接外部电极接地，可以形成屏蔽罩。

参考图15，接地层21为田字格结构。这样有利于减少电感对地的寄生容量，有利于使产品高度减少，并减少接地层21所使用的金属银浆，节省材料成本。

在其中一个实施例中，可选的，第一电感线有八段，第一电感线为平面螺旋电感；第二电感线有八段，第二电感线为平面螺旋电感。

以上设置中，八段第一电感线分别分布在不同的平面，而且八段第一电感线可以长度相同，也可以长度不相同，本申请实施例不做限定，通过通孔将不同平面的第一电感线串联在一起形成第一电感22；八段第二电感线分别分布在不同的平面，而且八段第二电感线可以长度相同，也可以长度不相同，本申请实施例不做限定，通过通孔将不同平面的第二电感线串联在一起形成第二电感23；第一电感线和第二电感线均以平面螺旋电感的形式布局，可以实现最大化空间利用，进而缩小基体10的体积，减小巴伦的体积。

参考图2，八段第一电感线分别为L11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、L18，L11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、L18串联在一起形成第一电感22；八段第二电感线分别为L21、L22、L23、L24、L25、L26、L27、L28，L21、L22、L23、L24、L25、L26、L27、L28串联在一起形成第二电感23。

在其中一个实施例中，可选的，在第一电感线和第二电感线交错排列的方向上，两个相邻的第一电感线和第二电感线互相正对。这样有利于增强第一电感线和第二电感线之间的耦合度，从而更好的将能量从输入端传输到输出端。

在其中一个实施例中，参考图2，在从下至上的方向上，交错电感层的第一层L11、第四层L12、第五层L13、第八层L14、第九层L15、第十二层L16、第十三层L17和第十六层L18均为第一电感线；交错电感层的第二层L21、第三层L22、第六层L23、第七层L24、第十层L25、第十一层L26、第十四层L27和第十五层L28均为第二电感线。

通过以上设置，参考图2，在延Z轴的方向从下至上依次排布有L11、L21、L22、L12、L13、L23、L24、L14、L15、L25、L26、L16、L17、L27、L28、L18，通过L11和L21、L22和L12、L13和L23、L24和L14、L15和L25、L26和L16、L17和L27、L28和L18两两间耦合将输入能量传输到输出端。

在其中一个实施例中，可选的，交错电感层第三层L22和第十一层L26的第二电感线图案相同，第四层L12和第十二层L16的第一电感线图案相同，第五层L13和第十三层L17的第一电感线图案相同，第六层L23和第十四层L27的第二电感线图案相同，第七层L24和第十五层L28的第二电感线图案相同，第八层L14和第十六层L18的第一电感线图案相同。通过以上设置，部分电感吸线的图案是一致的，能有效减少巴伦成型过程中所需的网版，使成型工艺简单化。

可选的，巴伦结构的通带为240MHz-1150MHz，通带内插入损耗≤1.40dB；巴伦结构的幅度不平衡度≤1.10dB，巴伦结构的相位不平衡度≤6.0°。

本申请实施例中的第一电感22和第二电感23均为1/4波长耦合线，常见的巴伦大都采用四段1/4波长耦合线加三个接地层组成，而本申请实施例的巴伦只需采用两段1/4波长耦合线加一个接地层21，结构简化，减少制作的复杂度。能有效运用于低频段即低至150MHz的频率，相对带宽能达到130％以上，而且尺寸仅为2.0mm*1.25mm*0.95mm，这样巴伦的尺寸更小，而且插入损耗也更优，有利于巴伦小型化。

示例性的，当巴伦的截止频率为240MHz-1150MHz时，巴伦的两个电感和一个接地层21封装在尺寸为2.0mm*1.25mm*0.95mm(长*宽*高)的陶瓷基体内；陶瓷基体由低温共烧陶瓷粉料制成，烧结温度为875℃，陶瓷粉料的介电常数为7.8，介质损耗因子为tanα为0.005；内电极由银浆制成，银浆烧结温度为875℃，银浆含银量为85％，银层厚度为10微米。

参考图2，巴伦采用LTCC工艺进行制作，制作的具体流程为成型时先用空白介质膜片叠下部分空白层，在A面上印耦合线L11，叠加带孔介质膜，在B面上印耦合线L21，叠加带孔介质膜，填印金属孔，在C面上印耦合线L22，叠加带孔介质膜，填印金属孔，在D面上印耦合线L12，叠加带孔介质膜，在E面上印耦合线L13，叠加带孔介质膜，填印金属孔，在F面上印耦合线L23，叠加带孔介质膜，在G面上印耦合线L24，叠加带孔介质膜，在H面上印耦合线L14，叠加带孔介质膜，在I面上印耦合线L15，叠加带孔介质膜，填印金属孔，在J面上印耦合线L25，叠加带孔介质膜，在K面上印耦合线L26，叠加带孔介质膜，在L面上印耦合线L16，叠加带孔介质膜，填印金属孔，在M面上印耦合线L17，叠加带孔介质膜，在N面上印耦合线L27，叠加带孔介质膜，在O面上印耦合线L28，叠加带孔介质膜，在P面上印耦合线L18，叠加带孔介质膜，在Q面上印输出端电极P1和P2，叠加无孔介质膜，在R面上印接地层21，叠加上部分的空白介质膜，印上标识图案。具体的，L11、L21、L22、L12、L13、L23、L24、L14、L15、L25、L26、L16、L17、L27、L28、L18、P1、P2以及接地层21的图案如图4-图15所示。

参考图3，本申请实施例的巴伦电路原理如图3所示，图中L1为第一电感，L2为第二电感。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种巴伦结构，其特征在于，包括：

基体(10)，所述基体(10)外侧设有输入端口(11)、输出端口(12)和接地端口(13)；

电路层(20)，所述电路层(20)设置在所述基体(10)内；

所述电路层(20)包括接地层(21)和交错电感层，所述交错电感层由互相耦合的第一电感线和第二电感线从下至上交错排列组成，所述第一电感线通过垂直通孔串联形成第一电感(22)，所述第二电感线通过垂直通孔串联形成第二电感(23)；

所述第一电感(22)的一端连接接地端口(13)，另一端连接输出端口(12)；

所述第二电感(23)的一端连接输入端口(11)，另一端连接输出端口(12)。

2.根据权利要求1所述的巴伦结构，其特征在于，所述输入端口(11)有一个，且所述输入端口(11)设有输入电极；

所述输出端口(12)有两个，分别为第一输出端口(121)和第二输出端口(122)，所述第一输出端口(121)设有第一输出电极，所述第二输出端口(122)设有第二输出电极；

所述接地端口(13)有两个，所述接地端口(13)设有接地电极；

所述第一电感(22)的一端连接所述接地电极，另一端连接所述第一输出电极；

所述第二电感(23)的一端连接所述输入电极，另一端连接所述第二输出电极。

3.根据权利要求2所述的巴伦结构，其特征在于，所述接地层(21)位于所述交错电感层上方，且所述接地层(21)用于连接所述接地电极以形成屏蔽罩。

4.根据权利要求3所述的巴伦结构，其特征在于，所述接地层(21)为田字格结构。

5.根据权利要求1所述的巴伦结构，其特征在于，所述第一电感线有八段，所述第一电感线为平面螺旋电感；

所述第二电感线有八段，所述第二电感线为平面螺旋电感。

6.根据权利要求5所述的巴伦结构，其特征在于，在所述第一电感线和所述第二电感线交错排列的方向上，两个相邻的所述第一电感线和所述第二电感线互相正对。

7.根据权利要求6所述的巴伦结构，其特征在于，在从下至上的方向上，所述交错电感层的第一层、第四层、第五层、第八层、第九层、第十二层、第十三层和第十六层均为所述第一电感线；

所述交错电感层的第二层、第三层、第六层、第七层、第十层、第十一层、第十四层和第十五层均为所述第二电感线。

8.根据权利要求7所述的巴伦结构，其特征在于，所述交错电感层第三层和第十一层的所述第二电感线图案相同，第四层和第十二层的所述第一电感线图案相同，第五层和第十三层的所述第一电感线图案相同，第六层和第十四层的所述第二电感线图案相同，第七层和第十五层的所述第二电感线图案相同，第八层和第十六层的所述第一电感线图案相同。

9.根据权利要求2所述的巴伦结构，其特征在于，所述输入电极、所述第一输出电极、所述第二输出电极以及所述接地电极均为三层金属结构；

三层金属结构包括银层、镍层和锡层，镍层位于银层和锡层之间，锡层远离所述基体。

10.根据权利要求1-9任一项所述的巴伦结构，其特征在于，所述基体(10)为呈长方体形的陶瓷基体，且所述陶瓷基体的长度为2.0 毫米，所述陶瓷基体的宽度为1.25毫米，所述陶瓷基体的高度为0.95毫米。

11.根据权利要求10所述的巴伦结构，其特征在于，所述巴伦结构的通带为240MHz-1150MHz，通带内插入损耗≤1.40dB；

所述巴伦结构的幅度不平衡度≤1.10dB，所述巴伦结构的相位不平衡度≤6.0°。

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