[发明专利]一种多路不等功率LTCC功分器

说明书

 

技术领域

本发明属于微波技术领域，它涉及一种多路功分器，并具体涉及一种六路不等功率不等相位输出的考虑SMP连接的低温共烧陶瓷(LTCC)功分器。

背景技术

现有的多路不等功率功分器一般采用Wilkinson不等功率功分器形式，通过多个不同功分器单元的级联实现多路输出。对Wilkinson功分器单元电路，一般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，为了实现功分器的平衡性和高隔离度，电路往往较复杂且占用的面积比较大，且实现较大功率比输出时要求较大的阻抗比，从而加大了现有工艺技术的实现难度或根本无法实现。采用平面结构时，多个功分器单元之间的连接也较为复杂，进一步扩大了整个电路的占用面积。因此，对于现有的多路不等功率功分器，其局限性在于占用面积大和难实现大功率比输出。可见实有必要进行改进。

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Wilkinson不等功率功分器原理电路和双耦合线耦合器电路提供一种基于LTCC技术并且考虑SMP连接的多路不等功率LTCC功分器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多路不等功率LTCC功分器，包括了一个输入端和六个输出端，其特征在于，该功分器包括功率分配电路和相位补偿电路，而功率分配部分用耦合器来替代不等功率功分器来实现较大的功率比；功率分配电路由三级电路组成，第一级为一个输出功率比为5:8的一分二不等功率A功分器单元，第二级为一个输出功率比为1:4的一分二不等功率B耦合器单元和一个输出功率比为3:5的一分二不等功率C功分器单元并联，第三级为一个输出功率比为2:1的一分二不等功率D功分器单元和一个输出功率比为1:4的一分二不等功率E耦合器单元并联，

其中，第一级A功分器单元的两输出端分别与第二级中的B耦合器单元和C功分器单元的输入端连接，第二级中不等功率C功分器单元的两输出端分别与第三级中D功分器单元和E耦合器单元的输入端连接；而第二级中B耦合器单元经相位补偿电路与输出SMP相连形成功分比为1:4的输出信号；第三级中D功分器单元经相位补偿电路与输出SMP相连形成功分比为2:1的输出信号；第三级中E耦合器单元经相位补偿电路与输出SMP相连形成功分比为1:4的输出信号；

相位补偿电路由不同长度的蛇形带状线组成；各功分器单元由集总参数元件构成的电抗网络形成，各耦合器单元用分布参数耦合线组成；最终输出功率比为1:4:2:1:1:4，依次对应6个输出端口，其中第一、第二、第四、第五、第六这5个端口输出相位相同，而第三端口输出相位比其他端口输出相位短32度，即实现不等功率不等相位的多路LTCC功分器。

该多路不等功率LTCC功分器，包括多层LTCC陶瓷材料的介质基板，介质基板共24层，每层厚度为0.096mm；其中，在介质基板的顶面安装有一个SMP连接器，是该功分器的输入端，在介质基板的底面安装有六个SMP连接器，是该功分器的六个输出端，且这六个端口平行排列；

介质基板上印刷有25层金属层，其中，第0层金属层印刷在第1层介质基板的下表面，第1层金属层印刷与第1层介质基板的上表面，其余从第2层到第24层金属层都采用印刷工艺印制在每层介质基板的上表面。

第4、20金属层为金属地层，并且这两层金属地层通过过孔连接在一起；这两层金属地层为功率分配电路的通用地，且使表层输入、输出端口与内部电路隔开。

第4、12、20金属层为金属地层，并且这三层金属地层通过过孔连接在一起；这三层金属地层为功相位补偿电路即蛇形线的通用地，使上下两层蛇形线隔开，且使蛇形线与表层电路及输入、输出端口隔开。

各功分器单元采用的集总参数电感的形式为单层或多层螺旋电感，根据Wilkinson功分器原理，每个功分器单元的电感由有分布在集总电容两侧的两螺旋电感，不同层之间的金属导体用双通孔实现互连，以增加电路的可靠性。

各功分器单元的集总电容一部分由内埋于陶瓷介质基板的圆形电容片实现，另一部分通过表面（如0603）封装的电阻焊盘实现，其中圆形电容片电容的一极板为电容片，另一极板为第4层金属地层，电阻焊盘电容的一极板为顶层的电阻焊盘，另一极板为第20层金属地层；电容与电感的连接及电阻焊盘与内部电路的连接用双通孔互连实现，以增加电路的可靠性。

各功分器单元输出信号之间的隔离通过陶瓷介质基板顶面贴装0603封装的隔离电阻实现，电阻两端分别与内埋于陶瓷介质基板的两电感相连，所用连接通孔为双通孔，以增加电路的可靠性。