一種LTCC寬帶功分器制造技術

本發明專利技術公開了一種寬帶LTCC功分器，由兩級阻抗變換器串聯形成，每級阻抗變換器由集總參數元件構成的電抗網絡構成，并通過LTCC多層結構實現這些元件。兩級阻抗變換器采用垂直串聯結構。第一級阻抗變換器元件在LTCC介質的第2層到第9層；第二級阻抗變換器元件在LTCC介質的第11層到第18層。第一級阻抗變換器末端的隔離電阻在LTCC介質的第10層，通過印刷電阻漿料實現；第二級阻抗變換器末端的隔離電阻在LTCC介質的第19層，通過印刷電阻漿料實現。兩級阻抗變換器通過第9層和第11層的金屬地相隔離。該功分器具有體積小、成本低、帶寬寬、隔離度高、溫度穩定性好、方便使用等優點，有利于批量生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電子
，它涉及一種功分器，并具體涉及ー種考慮封裝結構的低溫共燒陶瓷(LTCC)功分器。
技術介紹
功分器是射頻電路中ー個重要的三端ロ無源器件，它的主要功能是實現輸入信號的等功率等相位分配，或者相反實現兩個輸入信號的等功率等相位合成。一個好的功分器要求工作頻帶比較寬，插入損耗小，兩路信號的幅度和相位一致性好，以及兩路信號之間的隔離度高。另外功分器的體積盡可能小也是電子系統向小型化、輕量化發展的需要。傳統的功分器一般采用Wilkinson功分器形式，通過四分之一波長的阻抗線實現阻抗匹配，阻抗線的實現采用平面結構，占用的面積比較大，不能滿足射頻電路對小型化的 要求。另外為了實現功分器的高隔離度，兩個輸出端之間還需要焊接ー個隔離電阻。
技術實現思路
為了克服上述現有技術存在的問題，本專利技術的目的在于采用兩級Wilkinson功分器原理電路提供一種基于LTCC技術并且考慮封裝結構的寬帶功分器。本功分器采用兩級阻抗變換器實現寬帶功分器。阻抗變換器一般采用四分之一波長的微波傳輸線來實現，為了減小功分器的體積，四分之一波長的微波傳輸線可以用集總參數的電抗網絡來等效，并通過LTCC多層結構來實現集總參數電抗網絡。集總參數電感采用垂直結構的螺旋電感，不同層之間的導體通過通孔實現互連。集總參數的電容采用垂直交指電容結構，這樣實現可以顯著地減小功分器的尺寸。兩級阻抗變換器之間采用垂直連接結構，其中第一級阻抗變換器在下面，第二級阻抗變換器在上面，兩級阻抗變換器之間通過地層金屬進行隔離，可以減小兩個阻抗變換器之間的耦合，同時顯著地減小了功分器的尺寸。兩級阻抗變換器中的隔離電阻采用印刷電阻漿料的エ藝來實現，提高了功分器的集成度和可靠性。此外，考慮到功分器的使用，把功分器內部的多層地線通過側面的導體連接起來，并和功分器的底面接地焊盤相連接，功分器的輸入輸出端也通過側面的導體以及功分器的底面焊盤相連，形成一個獨石結構。本專利技術采用的技術方案是 一種寬帶LTCC功分器，包括了一個輸入端和兩個輸出端，該功分器由兩級阻抗變換器串聯構成；兩級阻抗變換器采用垂直串聯結構，可以顯著地縮減體積；每ー級阻抗變換器由集總參數元件構成的電抗網絡實現； 集總參數電抗網絡導體印刷在LTCC多層生瓷表面，并通過打孔、填孔、網印、層壓、燒結等エ藝形成電路； 所述輸入端信號通過第一級阻抗變換器中的T型結分成兩路信號，每一路信號均通過一電容和一電感構成的第一級電抗網絡進行阻抗變換，第一路信號通過電容Cll_l、電感Lll構成的電抗網絡，實現阻抗變換功能；第二路信號通過電容C12_l、電感L12構成的電抗網絡，實現阻抗變換功能。這兩路信號通過兩個第一級電抗網絡末端相連的第一隔離電阻Rl實現隔離； 第一級阻抗變換器的兩路輸出信號通過通孔連接到第二級阻抗變換器，并且分別由第ニ級阻抗變換器中的由電容和電容構成的兩個第二級電抗網絡進行阻抗變換，第一路信號通過電容C21_l、電感L21、電容C21_2構成的電抗網絡，實現阻抗變換功能；第二路信號通過電容C22_l、電感L22、電容C22_2構成的電抗網絡，實現阻抗變換功能。進入第二級阻抗變換器的這兩路信號通過兩個第二級電抗網絡末端相連的第二隔離電阻R2實現隔離；經過第二級阻抗變 換器后的兩路信號分別通過導體連接線和LTCC多層生瓷側面的輸出端電極相連，輸出兩路幅度和相位相等的信號。進ー步地，LTCC寬帶功分器包括多層LTCC生瓷材料的介質基板，介質基板共20層，分別為第I至第20層介質基板，每層厚度為0. Imm ;每層介質基板的上表面相應地設有ー層金屬層，分別為第I至第20層金屬層。其中，在介質基板的兩個相對側面各印刷有三條矩形導體；在基板的下表面印刷有六個金屬焊盤，分別和側面的六條矩形導體相連。進ー步地，各級電抗網絡中的電感LI I、L12、L21、L22采用多層螺旋電感，由位于不同LTCC層上的金屬導體用通孔實現互連。進ー步地，各級電抗網絡中的電容Cl 1_1、Cl2_1、C21_1、C21_2、C22_l、C22_2通過不同LTCC層的金屬導體形成的極板實現。進ー步地，所述的第一隔離電阻Rl印刷在第10層介質基板的上表面，該電阻兩端的導體分別和兩個第一級電抗網絡的末端相連。進ー步地，所述的第二隔離電阻R2印刷在第20層基板介質的上表面，該電阻兩端的導體分別和兩個第二級電抗網絡的末端相連。進ー步地，所述第2、9、11、18層金屬層為金屬地面，并且這四層金屬地面通過側面的矩形導體連接在一起;第2、9層金屬地為第一級阻抗變換器的地；第11、18層金屬地為第二級阻抗變換器的地。進ー步地，所述第I層金屬層為所述輸入端信號線，與輸入端焊盤相連；該信號線通過通孔連接到第6層金屬層形成的T型結，把信號分成左右兩路。進ー步地，所述的第3層金屬層分別形成所述第一級電抗網絡中的電容Cll_l、C12_l的ー個極板，電容Cll_l、C12_l的另外ー個極板是第2層金屬地面。進ー步地，所述第12層金屬導體分別形成所述第二級電抗網絡中的兩個電容C21_1、C22_1的一個板極，該兩個電容C21_1、C22_1另外ー個極板是所述的第11層金屬地。進ー步地，所述第17層金屬導體分別形成所述第二級電抗網絡中的另外兩個電容C21_2、C22_2的ー個板極，該兩個電容C21_2、C22_2另外ー個極板是所述的第18層金屬地。進ー步地，所述第4、5、7、8金屬層分別構成兩個第一級電抗網絡中的垂直螺旋電感L11、L12，從左到右依次為L11、L12 ;所述第13、14、15、16金屬層分別構成兩個第二級電抗網絡中的垂直螺旋電感L21、L22，從左到右依次為L21、L22。進ー步地，所述第4、5、7、8層金屬層構成的電感為垂直螺旋電感，每ー層金屬層都是由寬度為0. 12mm的微帶線繞成3/4矩形，然后通過垂直通孔將相相鄰兩層微帶線連接在一起；其中左邊的螺旋線為電感L11，右邊的螺旋線為電感L12，這兩個電感的始端都在第4層上，并和設置于第6層上的T型結通過通孔相連，兩個電感的終端在第8層上，并通過通孔和設置在第10層的第一隔離電阻Rl相連。進ー步地，所述第13、14、15、16層金屬層構成的電感為垂直螺旋電感，每ー層都是由寬度為0. 12mm的微帶線繞成3/4矩形，然后通過垂直通孔將相鄰兩層微帶線連接在一起；其中左邊的螺旋線為電感L21，右邊的螺旋線為電感L22，這兩個電感的始端都在第13層上，并和設置在第10層的上的第一隔離電阻Rl通過通孔相連，兩個電感的終端在第16層上，并通過通孔和設置在第20層的第二隔離電阻R2相連。本專利技術所達到的有益效果 本專利技術提供的考慮封裝結構的LTCC寬帶功分器具有體積小、插入損耗小、隔離度高、 溫度穩定性好、方便使用等優點，可以進行貼片，便于和其他微波元件集成。而且本專利技術功分器是基于LTCCエ藝的，制造成本低，有利于批量生產。該功分器可廣泛應用于無線通信領域。附圖說明圖I是本專利技術的LTCC寬帶功分器的原型電路 圖2是本專利技術的LTCC寬帶功分器的等效集總參數電路 圖3是本專利技術的LTCC寬帶功分器的結構示意 圖4是本專利技術的LTCC寬帶功分器的封裝示意 圖5 —圖7是本專利技術的LTCC寬帶功分器的測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬帶LTCC功分器，包括了一個輸入端和兩個輸出端，其特征在于，該功分器由兩級阻抗變換器串聯構成，兩級阻抗變換器采用垂直串聯結構，每一級阻抗變換器由集總參數元件構成的電抗網絡實現；集總參數電抗網絡導體印刷在LTCC多層生瓷表面，并通過打孔、填孔、網印、層壓、燒結工藝形成電路；所述輸入端信號通過第一級阻抗變換器中的T型結分成兩路信號，每一路信號均通過一電容和一電感構成的第一級電抗網絡進行阻抗變換，這兩路信號通過兩個第一級電抗網絡末端相連的第一隔離電阻隔離；第一級阻抗變換器的兩路輸出信號分別通過通孔連接到第二級阻抗變換器，并且分別由第二級阻抗變換器中的由電容和電容構成的兩個第二級電抗網絡進行阻抗變換，進入第二級阻抗變換器的這兩路信號通過兩個第二級電抗網絡末端相連的第二隔離電阻隔離；經過第二級阻抗變換器后的兩路信號分別通過導體連接線和LTCC多層生瓷側面的輸出端電極相連，輸出兩路幅度和相位相等的信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪杰，黃勇，張慧景，王嘯，薛峻，
申請(專利權)人：中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心，
類型：發明
國別省市：