[发明专利]一种LTCC宽带功分器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，它涉及一种功分器，并具体涉及一种考虑封装结构的低温共烧陶瓷(LTCC)功分器。

背景技术

功分器是射频电路中一个重要的三端口无源器件，它的主要功能是实现输入信号的等功率等相位分配，或者相反实现两个输入信号的等功率等相位合成。一个好的功分器要求工作频带比较宽，插入损耗小，两路信号的幅度和相位一致性好，以及两路信号之间的隔离度高。另外功分器的体积尽可能小也是电子系统向小型化、轻量化发展的需要。

传统的功分器一般采用Wilkinson功分器形式，通过四分之一波长的阻抗线实现阻抗匹配，阻抗线的实现采用平面结构，占用的面积比较大，不能满足射频电路对小型化的要求。另外为了实现功分器的高隔离度，两个输出端之间还需要焊接一个隔离电阻。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于采用两级Wilkinson功分器原理电路提供一种基于LTCC技术并且考虑封装结构的宽带功分器。

本功分器采用两级阻抗变换器实现宽带功分器。阻抗变换器一般采用四分之一波长的微波传输线来实现，为了减小功分器的体积，四分之一波长的微波传输线可以用集总参数的电抗网络来等效，并通过LTCC多层结构来实现集总参数电抗网络。集总参数电感采用垂直结构的螺旋电感，不同层之间的导体通过通孔实现互连。集总参数的电容采用垂直交指电容结构，这样实现可以显著地减小功分器的尺寸。两级阻抗变换器之间采用垂直连接结构，其中第一级阻抗变换器在下面，第二级阻抗变换器在上面，两级阻抗变换器之间通过地层金属进行隔离，可以减小两个阻抗变换器之间的耦合，同时显著地减小了功分器的尺寸。两级阻抗变换器中的隔离电阻采用印刷电阻浆料的工艺来实现，提高了功分器的集成度和可靠性。

此外，考虑到功分器的使用，把功分器内部的多层地线通过侧面的导体连接起来，并和功分器的底面接地焊盘相连接，功分器的输入输出端也通过侧面的导体以及功分器的底面焊盘相连，形成一个独石结构。

本发明采用的技术方案是：

一种宽带LTCC功分器，包括了一个输入端和两个输出端，该功分器由两级阻抗变换器串联构成；两级阻抗变换器采用垂直串联结构，可以显著地缩减体积；每一级阻抗变换器由集总参数元件构成的电抗网络实现；

集总参数电抗网络导体印刷在LTCC多层生瓷表面，并通过打孔、填孔、网印、层压、烧结等工艺形成电路；

所述输入端信号通过第一级阻抗变换器中的T型结分成两路信号，每一路信号均通过一电容和一电感构成的第一级电抗网络进行阻抗变换，第一路信号通过电容C11_1、电感L11构成的电抗网络，实现阻抗变换功能；第二路信号通过电容C12_1、电感L12构成的电抗网络，实现阻抗变换功能。这两路信号通过两个第一级电抗网络末端相连的第一隔离电阻R1实现隔离；

第一级阻抗变换器的两路输出信号通过通孔连接到第二级阻抗变换器，并且分别由第二级阻抗变换器中的由电容和电容构成的两个第二级电抗网络进行阻抗变换，第一路信号通过电容C21_1、电感L21、电容C21_2构成的电抗网络，实现阻抗变换功能；第二路信号通过电容C22_1、电感L22、电容C22_2构成的电抗网络，实现阻抗变换功能。进入第二级阻抗变换器的这两路信号通过两个第二级电抗网络末端相连的第二隔离电阻R2实现隔离；

经过第二级阻抗变换器后的两路信号分别通过导体连接线和LTCC多层生瓷侧面的输出端电极相连，输出两路幅度和相位相等的信号。

进一步地， LTCC宽带功分器包括多层LTCC生瓷材料的介质基板，介质基板共20层，分别为第1至第20层介质基板，每层厚度为0.1mm；每层介质基板的上表面相应地设有一层金属层，分别为第1至第20层金属层。其中，在介质基板的两个相对侧面各印刷有三条矩形导体；在基板的下表面印刷有六个金属焊盘，分别和侧面的六条矩形导体相连。

进一步地，各级电抗网络中的电感L11、L12、L21、L22采用多层螺旋电感，由位于不同LTCC层上的金属导体用通孔实现互连。

进一步地，各级电抗网络中的电容C11_1、C12_1、C21_1、C21_2、C22_1、C22_2通过不同LTCC层的金属导体形成的极板实现。

进一步地，所述的第一隔离电阻R1印刷在第10层介质基板的上表面，该电阻两端的导体分别和两个第一级电抗网络的末端相连。

进一步地，所述的第二隔离电阻R2印刷在第20层基板介质的上表面，该电阻两端的导体分别和两个第二级电抗网络的末端相连。