[发明专利]一种LTCC叠层微带铁氧体环行器

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种LTCC叠层微带铁氧体环行器。

背景技术

铁氧体环行器是一种多端口的微波无源器件，电磁波在其内按照一定的环行方向传输，反方向则隔离，广泛应用于雷达、电子对抗、遥测遥控、微波测量和微波通信等领域。随着微波系统向小型化和高集成度方向发展，微带铁氧体环行器由于具有小型化、轻量化、生产成本低、生产周期短、可靠性高及性能好等优点成为当前微波环行器的研究热点。目前，微带铁氧体环行器主要为嵌入式结构和全磁基片式结构。嵌入式微带铁氧体环行器采用陶瓷类电介质材料作为基片，在基片中开设圆孔，并在该孔内嵌入与孔径和厚度相同的微波铁氧体基片；环行器的中心结位于铁氧体基片上，而与之耦合和匹配的微带线则主要位于陶瓷基片上。这类环行器具有明显的结构缺点，难以与其它微波器件进行集成。在全磁基片式结构当中，环行器的中心结和微带线都位于同一微波铁氧体基片上，在阻抗匹配的设计上缺乏灵活性。

近年来，LTCC技术的迅速发展为开发新型微波无源器件提供了强大动力。LTCC是一种先进的多层陶瓷技术，能够实现高密度多层布线和无源元件的基片集成，在设计上具有很大的灵活性。采用LTCC技术有望突破现有微带铁氧体环行器的结构缺点和设计缺点，获得具有三维结构的叠层式微带铁氧体环行器，实现环行器与LTCC技术和组件的兼容，为基于LTCC技术的高频化系统级封装（SIP）提供良好基础。

发明内容

本发明的目的是在确保微带铁氧体环行器的性能和可靠性的基础上，提供一种基于LTCC技术的叠层微带铁氧体环行器，突破现有微带铁氧体环行器的结构缺点和设计缺点，实现与LTCC技术和组件的兼容。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种LTCC叠层微带铁氧体环行器，如图1至图4所示，包括金属接地层1、LTCC铁氧体层2、第一LTCC陶瓷介质层3、第二LTCC陶瓷介质层4、中心结5、第一微带电路6、金属填孔7、第二微带电路8。第一微带电路6包括三个互成120°夹角的矩形微带分支，与圆形中心结5都位于LTCC铁氧体层2的上表面，并形成连接。第二微带电路8包括三个矩形微带分支，分布于第一LTCC陶瓷介质层3的上表面。金属填孔7穿过第一LTCC陶瓷介质层3将位于不同基片材料上的第一微带电路(6)和第二微带电路(8)连接起来，形成三维的叠层结构。第二微带电路8的三个矩形微带分支可以分别与三个外接端口连接进行馈电。

上述方案中，所述金属接地层1、中心结5、第一微带电路6、金属填孔7及第二微带电路8采用金（Au）、银（Ag）或银钯（AgPd）合金等具有高电导率的金属材料，各部分的尺寸由该环行器的性能及尺寸要求决定。

上述方案中，所述LTCC铁氧体层2采用自偏置微波铁氧体材料；第一LTCC陶瓷介质层3和第二LTCC陶瓷介质层4采用三氧化二铝陶瓷材料，其相对介电常数范围在2～20之间。

上述方案中，所述LTCC铁氧体层2和第一LTCC陶瓷介质层3的性能由环行器的性能及尺寸要求决定。

本发明与现有微带铁氧体环行器相比，采用了LTCC铁氧体和LTCC陶瓷作为基片材料，与现有LTCC工艺技术兼容；改变LTCC铁氧体和LTCC陶瓷材料的电磁性能以及微带尺寸可以方便地对器件特性进行调节；由于采用了三维结构设计，微带电路分布在不同类型的基片材料上，在设计上具有更大的灵活性；适合与其它LTCC微波器件进行一体化集成，有助于LTCC组件和模块的开发。

附图说明

图1是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的结构示意图。

图2是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的前视图。

图3是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的左视图。

图4是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的俯视图。

图5是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的幅频特性仿真结果。

图6是本发明所述LTCC叠层微带铁氧体环行器的驻波比与工作频率之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图和一种实施方式，对本发明作进一步的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。

如图5和图6所示，本发明的实施方式提供LTCC叠层微带铁氧体环行器的工作中心频率为3.0GHz，带宽达到200MHz以上，中心频率处的反射和隔离度优于35dB，插入损耗低于0.5dB，驻波比小于1.1。该环行器采用目前已成熟的LTCC工艺技术进行制作。