基于ltcc的shf波段微型雙工器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器，由兩個超高頻頻段的微波濾波器及一個T型匹配電路組成。其功能主要由分布式的帶狀線結構實現(xiàn)。此種雙工濾波器結構采用LTCC工藝技術實現(xiàn)。本發(fā)明具有體積小、耐高溫、低成本、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好等優(yōu)點，廣泛應用于超高頻波段的移動通信、北斗導航系統(tǒng)等衛(wèi)星通信，對電性能、材料一致性、熱機械性、溫度穩(wěn)定性、工藝性及抗干擾性等高要求的系統(tǒng)與設備。
【專利說明】基于LTCC的SHF波段微型雙工器
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及微型雙工器，具體是一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器。
【背景技術】
[0003]近年來，隨著移動通信、衛(wèi)星通信及國防電子系統(tǒng)的微型化的迅速發(fā)展，高性能、低成本和小型化已經(jīng)成為目前微波/射頻領域的發(fā)展方向，同時隨著電子設備工作頻率的迅速提高，電磁干擾的頻率也越來越高，迫切需要一種能對輻射干擾的高頻信號有較大衰減的濾波器能使發(fā)射和接收訊號相隔離，保證接收和發(fā)射都能同時正常工作。這就對微波濾波器的綜合性能提出了更高的要求。這種雙工器是一個三端口器件，能夠?qū)⒁宦份斎胄盘枮V波，輸出兩路不同頻段互補干擾的信號。主要指標有:通帶插入損耗、通帶回波損耗、隔離度、矩形系數(shù)、時延頻率特性、阻帶衰減、通帶電壓駐波比、品質(zhì)因數(shù)等。
[0004]低溫共燒陶瓷(LTCC)是近年發(fā)展起來的整合組件技術，已經(jīng)成為無源集成的主流技術，成為無源元件領域的發(fā)展方向。其采用多層陶瓷技術，能夠?qū)o源元件內(nèi)置于介質(zhì)基板內(nèi)部，同時也可以將有源元件貼裝于基板表面制成無源/有源集成的功能模塊。利用LTCC制備片式無源集成器件和模塊有許多優(yōu)點，陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻高品質(zhì)特性，使用電導率高的金屬材料作為導體，有利于系統(tǒng)的品質(zhì)因子，也可適應大電流及耐高溫的要求，其可將無源組件埋入多層電路基板，有利于提高系統(tǒng)組裝密度，易于實現(xiàn)多層布線與封裝一體化結構，可提高可靠性、耐高溫、高濕等惡劣環(huán)境，采用非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝，便于基板燒成前對每一層布線和互聯(lián)通孔進行質(zhì)量檢測，降低成本。由于LTCC技術具有三維立體集成優(yōu)勢，在微波頻段被廣泛用來制造各種微波無源元件，實現(xiàn)無源元件的高度集成。基于LTCC工藝的疊層技術，可以實現(xiàn)三維集成，從而使各種微型微波濾波器具有尺寸小、重量輕、性能優(yōu)、可靠性高、批量生產(chǎn)性能一致性好及低成本等諸多優(yōu)點，利用其三維集成結構特點，可以實現(xiàn)雙工器的微型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種由帶狀線結構實現(xiàn)隔離度好、體積小、耐高溫、低成本、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好的SHF波段微型雙工器。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案為:一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器，其具體結構如下:其結構由兩個帶通微波濾波器與T型匹配電路組成。
[0007]第一微波濾波器包括50歐姆阻抗第一輸入端口、第一輸入電感、第一級并聯(lián)諧振單元、第二級并聯(lián)諧振單元、第三級并聯(lián)諧振單元、第四級并聯(lián)諧振單元、第一輸出電感、第一Z形級間耦合帶狀線、50歐姆阻抗第一輸出端口和接地端。各級并聯(lián)諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一層由第一帶狀線、第四帶狀線、第七帶狀線、第十帶狀線組成，第二層由第二帶狀線、第五帶狀線、第八帶狀線、第十一帶狀線組成，第三層由第三帶狀線、第六帶狀線、第九帶狀線、第十二帶狀線組成。其中，50歐姆阻抗第一輸入端口與第一輸入電感一端連接，第一輸入電感另一端與第一級并聯(lián)諧振單元的第二層的第二帶狀線連接，第一輸出電感一端與第四級并聯(lián)諧振單元的第二層的第十一帶狀線連接，50歐姆阻抗第一輸出端口與第一輸出電感另一端連接，第一 Z形級間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下方。每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第一、三層接地端相同，第二層與第一、三層接地端相反，第一 Z形級間耦合帶狀線兩端均接地。
[0008]第二微波濾波器包括50歐姆阻抗第二輸入端口、第二輸入電感、第一級并聯(lián)諧振單元、第二級并聯(lián)諧振單元、第三級并聯(lián)諧振單元、第四級并聯(lián)諧振單元、第二輸出電感、第二Z形級間耦合帶狀線、50歐姆阻抗第二輸出端口和接地端。各級并聯(lián)諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，第一層由第十三帶狀線、第十五帶狀線、第十七帶狀線、第十九帶狀線，第二層由第十四帶狀線、第十六帶狀線、第十八帶狀線、第二十帶狀線組成，其中，50歐姆阻抗第二輸入端口與第二輸入電感一端連接，第一級并聯(lián)諧振單元的第二層的第十四帶狀線與第二輸入電感另一端連接，第四級并聯(lián)諧振單元的第二層的第二十帶狀線與第二輸出電感一端連接，50歐姆阻抗第二輸出端口與第二輸出電感另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線位于并聯(lián)諧振單元的下方。每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二 Z形級間耦合帶狀線兩端均接地，第一接地電容，一端接地，一端開路，第二接地電容，一端接地，一端開路。T型匹配電路的T-portl與第一濾波器的第一輸入端口(Pl)相連接，T型匹配電路的T-port2與第二濾波器的第二輸入端口(P3)相連接。
[0009 ] LTCC是本發(fā)明所采用的加工工藝，它所具備的一致性好、精度高、體積小、成本低、可靠性高、溫度穩(wěn)定性好、電性能高等優(yōu)點是其他加工工藝所不具備的。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為:本發(fā)明具有體積小、耐高溫、低成本、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好、可靠性高、材料一致性好、成品率高、環(huán)保性好等優(yōu)點，廣泛應用于超高頻波段的移動通信、北斗導航系統(tǒng)等衛(wèi)星通信，對電性能、材料一致性、熱機械性、溫度穩(wěn)定性、工藝性及抗干擾性等高要求的系統(tǒng)與設備。
【附圖說明】
[0011]圖1(a)是本發(fā)明SHF波段微型雙工器的外形結構示意圖，圖1(b)是本發(fā)明一種SHF波段微型雙工器的第一微波濾波器內(nèi)部結構示意圖，圖1(c)是本發(fā)明一種SHF波段微型雙工器的第二微波濾波器內(nèi)部結構示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明SHF波段微型雙工器的第一輸出端口與第二輸出端口的幅頻特性曲線。
[0013]圖3是本發(fā)明SHF波段微型雙工器的輸入端口的回波損耗曲線。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0015]結合圖1(a)、(b)、(c)，本發(fā)明一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器，其中第一微波濾波器Fl包括50歐姆阻抗第一輸入端口 P1、第一輸入電感Linl、第一級并聯(lián)諧振單元由1^11、1^1、1^31構成、第二級并聯(lián)諧振單元由1^12、1^2、1^32構成、第三級并聯(lián)諧振單元由1^13、L23、L33構成、第四級并聯(lián)諧振單元由L14、L24、L34構成、第一輸出電感Loutl、第一 Z形級間耦合帶狀線Zl、50歐姆阻抗第一輸出端口 P2和接地端。
[0016]各級并聯(lián)諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一層由第一帶狀線L11、第四帶狀線L12、第七帶狀線L13、第十帶狀線L14，第二層由第二帶狀線L21、第五帶狀線L22、第八帶狀線L23、第十一帶狀線L24、組成，第三層由第三帶狀線L31、第六帶狀線L32、第九帶狀線L33、第十二帶狀線L34組成。
[0017]其中，50歐姆阻抗的第一輸入端口Pl與第一輸入電感Linl的一端連接，第一輸入電感Linl的另一端與第二帶狀線L21連接，第一輸出電感Loutl的一端與第十一帶狀線L25連接，第一輸出電感Lout I的另一端與50歐姆阻抗的第一輸出端口 P2連接，第一Z形級間耦合帶狀線Zl位于并聯(lián)諧振單元的下方。
[0018]每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第三層與第一層接地端相同，第二層與第一、三層接地端相反，第一 Z形級間耦合帶狀線Zl兩端均接地。
[0019]第二微波濾波器F2包括50歐姆阻抗第二輸入端口 P3、第二輸入電感Lin2、第一級并聯(lián)諧振單元由L41、L51構成、第二級并聯(lián)諧振單元由L42、L52構成、第三級并聯(lián)諧振單元由L43、L53構成、第四級并聯(lián)諧振單元由L44、L54構成、第二輸出電感Lout2、第二 Z形級間耦合帶狀線Z2和接地端。
[0020]各級并聯(lián)諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，第一層由第十三帶狀線L41、第十五帶狀線L42、第十七帶狀線L43、第十九帶狀線L44。第二層由第十四帶狀線L51、第十六帶狀線L52、第十八帶狀線L53、第二十帶狀線L54組成。
[0021 ]其中，50歐姆阻抗的第二輸入端口 P3與第二輸入電感Lin2的一端連接，第二輸入電感Lin2的另一端與第十四帶狀線L51連接，第二十帶狀線L45與第二輸出電感Lout2的一端連接，50歐姆阻抗的第二輸出端口 P4與第二輸出電感Lout2的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線Z2位于并聯(lián)諧振單元的下方。
[0022]每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線Z2兩端均接地。T型結匹配電路的T-portl端口與面貼裝的50歐姆阻抗第一輸入端口 Pl連接，T-port2與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸入端口 P3連接。
[0023]結合圖la、b、c，50歐姆阻抗輸入端口 P1、P3、輸出端口 P2、P4、輸入電感Linl、Lin2、輸出電感Lout 1、Lout 2、第一級并聯(lián)諧振單元Lll、L21、L31L41、L51、第二級并聯(lián)諧振單元1^12、1^2、1^321^42、1^52、第三級并聯(lián)諧振單元1^13、1^3、1^331^43、1^53、第四級并聯(lián)諧振單元L14、L24、L34L44、L54、Z形級間耦合帶狀線Z1、Z2、T型匹配電路和接地端均采用LTCC工藝實現(xiàn)。
[0024]一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器，由于采用多層LTCC工藝實現(xiàn)，所以具有非常高的溫度穩(wěn)定性、一致性，并且還具有一定強度的生帶。由于結構采用三維立體集成和多層折疊結構以及外表面金屬屏蔽實現(xiàn)接地和封裝，使得成本降到最低。
[0025]本發(fā)明SHF波段微型雙工器中第一微波濾波器的尺寸均為2mm X 3mm X I.5mm，第二微波濾波器尺寸為2.5mmX3.2mmXl.5mm。其性能可從圖2、圖3看出，第一微波濾波器的通帶范圍為3.4GHz?3.8GHz，輸入端口回波損耗達到20dB，輸出端口插入損耗達到1.5dB，第二微波濾波器的通帶范圍為5GHz?5.5GHz，輸入端口回波損耗達到15dB，輸出端口插入損耗達到 2dB。
【主權項】
1.一種基于LTCC的SHF波段微型雙工器，其特征在于:由一個T型三端口匹配網(wǎng)絡和兩個微波帶通濾波器(F1、F2)組成，T型匹配電路兩個輸出端口分別與第一微波濾波器(Fl)的第一輸入端口(Pl )、第二微波濾波器(F2)的第二輸入端口(P3)連接； 第一微波濾波器(Fl)包括50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)、第一輸入電感(Linl)、第一級并聯(lián)諧振單元(由L11、L21、L31構成)、第二級并聯(lián)諧振單元(由L12、L22、L32構成)、第三級并聯(lián)諧振單元(由L13、L23、L33構成)、第四級并聯(lián)諧振單元(由L14、L24、L34構成)、第一輸出電感(Loutl)、第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)和接地端，各級諧振單元以一定間距橫向依次平行排開，其中第一、二諧振單元的間距與第三、四諧振單元間距相同，而與二、三諧振單元的間距不同； 各級并聯(lián)諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一層由第一帶狀線(LU)、第四帶狀線(L12)、第七帶狀線(L13)、第十帶狀線(L14)，第二層由第二帶狀線(L21)、第五帶狀線(L22)、第八帶狀線(L23)、第^^一帶狀線(L24)、組成，第三層由第三帶狀線(L31)、第六帶狀線(L32)、第九帶狀線(L33)、第十二帶狀線(L34)組成； 其中，50歐姆阻抗的第一輸入端口(Pl)與第一輸入電感(Linl)的一端連接，第一輸入電感(Linl)的另一端與第二帶狀線(L21)連接，第一輸出電感(Loutl)的一端與第十一帶狀線(L25)連接，第一輸出電感(Loutl)的另一端與50歐姆阻抗的第一輸出端口(P2)連接，第一Z形級間耦合帶狀線(Zl)位于并聯(lián)諧振單元的下方； 每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第三層與第一層接地端相同，第二層與第一、三層接地端相反，第一 Z形級間耦合帶狀線(Zl)兩端均接地； 第二微波濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯(lián)諧振單元(由L41、L51構成)、第二級并聯(lián)諧振單元(由L42、L52構成)、第三級并聯(lián)諧振單元(由L43、L53構成)、第四級并聯(lián)諧振單元(由L44、L54構成)、第二輸出電感(Lout2)、第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)和接地端，各級諧振單元以不同的間距橫向依次平行排開，其中第一、二級并聯(lián)諧振單元間的距離與三、四級間的距離相等，與二、三級間的間距不等； 各級并聯(lián)諧振單元均由兩層平行帶狀線組成，第一層由第十三帶狀線(L41)、第十五帶狀線(L42)、第十七帶狀線(L43)、第十九帶狀線(L44); 第二層由第十四帶狀線(L51)、第十六帶狀線(L52)、第十八帶狀線(L53)、第二十帶狀線(L54)組成； 其中，50歐姆阻抗的第二輸入端口(P3)與第二輸入電感(Lin2)的一端連接，第二輸入電感(Lin2)的另一端與第十四帶狀線(L51)連接，第二十帶狀線(L45)與第二輸出電感(Lout2)的一端連接，50歐姆阻抗的第二輸出端口(P4)與第二輸出電感(Lout2)的另一端連接，第二 Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯(lián)諧振單元的下方； 每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2 )兩端均接地； T型結匹配電路是由三段長度和特性阻抗各異的傳輸線構成的三端口網(wǎng)絡，T-portU^口與面貼裝的50歐姆阻抗第一輸入端口(Pl)連接，T-port2與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸入端口(P3)連接，Input端口作為輸入端口。2.根據(jù)權利要求1所述的基于LTCC的SHF頻段微型雙工器，其特征在于:50歐姆阻抗輸入端口(P1、P3)、輸出端口(P2、P4)、輸入電感(Linl、Lin2)、輸出電感(Loutl、Lout2)、第一級并聯(lián)諧振單元(1^11、1^1、1^31)(1^41、1^51)、第二級并聯(lián)諧振單元(1^12、1^2、1^32)(1^42、1^52)、第三級并聯(lián)諧振單元(1^13、1^3、1^33)(1^43、1^53)、第四級并聯(lián)諧振單元(1^14、1^4、1^34)(1^44丄54)、2形級間耦合帶狀線(21、22)、1'型匹配電路和接地端均采用1^0:工藝實現(xiàn)。
【文檔編號】H01P1/203GK106099266SQ201610383239
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日 公開號201610383239.0, CN 106099266 A, CN 106099266A, CN 201610383239, CN-A-106099266, CN106099266 A, CN106099266A, CN201610383239, CN201610383239.0
【發(fā)明人】孫超, 王鑫, 戴永勝
【申請人】南京理工大學