CN216873170U - 一种基于ltcc工艺的高性能双工器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于LTCC工艺的高性能双工器，属于双工器技术领域。本实用新型包括LTCC基体层，LTCC基体层形成有双工器电路结构，双工器电路结构由低通滤波电路和带通滤波电路组成，低通滤波电路包括串联在共用输入端口和低频输出口端口之间的第一电感和第一并联谐振器，第一电感和第一并联谐振器之间连接有接地的第一电容，带通滤波电路包括串联在共用输入端口和高频输出端口之间的第一串联谐振器和第二串联谐振器，第一串联谐振器和第二串联谐振器之间连接有第三串联谐振器，第三串联谐振器连接有接地的第二并联谐振器，本实用新型具有低通信号输出端和带通信号输出端的隔离度高，低通支路的的带外抑制高的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于LTCC工艺的高性能双工器，属于双工器技术领域。
背景技术
双工器是一种广泛应用于无线电接收机微波器件，能实现对两个异频信号的合路或单个宽频信号分割成两个频段信号，其作用是隔离发射和接收信号，保证接收和发射都能同时正常工作，双工器广泛应用于移动通信、电子对抗等领域。双工器技术指标主要有：工作频段、带内插入损耗、带内回波损耗、带外抑制、输出端隔离度等，另外，双工器的温度稳定性、体积、重量等也是衡量其性能的重要指标。
随着无线通信技术的高速发展，通信系统朝着高性能、高可靠性、小型化的方向发展，要求双工器的体积小、重量轻，并且要求双工器中的滤波器工作频带宽、滤波器特性好、共模抑制度高，但是现有技术中双工器的体积越来越不能满足无线通信对体积的要求；根据使用频段的不同，双工器主要有低通和高通双工器、低通和带通双工器、带通和带通的双工器，在传统双工器的设计中低频部分存在寄生通带，高频部分的带外抑制能力较差，从而在小尺寸时输出端口之间的隔离度和带外抑制度不能满足微波毫米波电路的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有双工器存在的上述缺陷，提供了一种基于LTCC工艺的高性能双工器，具有低通信号输出端和带通信号输出端的隔离度高，低通支路的的带外抑制高的效果。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
一种基于LTCC工艺的高性能双工器，包括LTCC基体层，LTCC基体层的上下各设有一层隔离金属层，LTCC基体层形成有双工器电路结构，双工器电路结构由低通滤波电路和带通滤波电路组成，低通滤波电路包括串联在共用输入端口和低频输出口端口之间的第一电感和第一并联谐振器，第一电感和第一并联谐振器之间连接有接地的第一电容，带通滤波电路包括串联在共用输入端口和高频输出端口之间的第一串联谐振器和第二串联谐振器，第一串联谐振器和第二串联谐振器之间连接有第三串联谐振器，第三串联谐振器连接有接地的第二并联谐振器。
进一步地，低通滤波电路和带通滤波电路的电感采用层叠电感，不同电路层上的金属导体通过通孔连接，通过调节层叠电感线每层的线长，线宽来调节电感值。
进一步地，低通滤波电路和带通滤波电路的电容采用利用上下层板之间形成的MIM电容。
进一步地，LTCC基体层内设有十一层电路层，第一层、第二层和第三层形成有低通滤波电路的第一电感和第一并联谐振器的电感，第五层和第六层形成有第一电容，第四层和第五层形成有第一并联谐振器的电容，第七层和第八层形成有带通滤波电路的第三串联谐振器和第一并联谐振器，第九层、第十层和第十一层形成有带通滤波电路的第一串联谐振器和第二串联谐振器。
进一步地，第一电感通过第三层的电感线与共用输入端口连接，第一并联谐振器的电感通过第三层的电感线与低频输出端口连接，第一并联谐振器的电容在第四层与低频输出端口连接，第一电容与接地端口相连，第一串联谐振器通过第九层的电感线与共用输入端口连接，第二串联谐振器通过第九层的电感线与高频输出端口连接，第一串联谐振器、第二串联谐振器、第三串联谐振器和第一并联谐振器之间通过连接通孔连接，第二并联谐振器通过第六层的连接线与接地端口连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过合理三维布局，利用各元件的寄生参数，实现抑制低通双工器上的寄生通带和优化高通双工器带外抑制的效果，实现双工器在体积和性能上的平衡，同时加入隔离金属层，有效的增加了低通信号输出端和带通信号输出端的隔离度，通过在低通滤波电路引入第一并联谐振器，在带外引入一个带外零点，增加低通支路的的带外抑制。
附图说明
图1 本实用新型的等效电路图；
图2 本实用新型的结构示意图；
图3 本实用新型的电路分离示意图；
图4 本实用新型的S参数仿真结果；
图中标记：1、LTCC基体层；2、低通滤波电路；3、带通滤波电路；4、隔离金属层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的等效电路图，双工器电路结构由低通滤波电路和带通滤波电路组成，低通滤波电路包括串联在共用输入端口和低频输出口端口之间的第一电感和第一并联谐振器，第一电感和第一并联谐振器之间连接有接地的第一电容，带通滤波电路包括串联在共用输入端口和高频输出端口之间的第一串联谐振器和第二串联谐振器，第一串联谐振器和第二串联谐振器之间连接有第三串联谐振器，第三串联谐振器连接有接地的第二并联谐振器，通过在低通滤波电路引入第一并联谐振器，从而在带外引入一个带外零点，增加低通支路的的带外抑制。
如图2所示，本实用新型包括采用叠片式低温共烧陶瓷工艺烧结而成的LTCC基体层1，LTCC基体层1外壁的第一接地端G1、共用输入端P1、第二接地端G2、低频信号输出端P2、第三接地端G3、高频信号输出端P3，陶瓷基体内部的低通滤波电路2、带通滤波电路3、用于隔离低通信号和带通信号的隔离金属层4；本实用新型其典型尺寸为2.0×1.25×0.59mm。
如图3所示，LTCC基体层1内包含有十一层电路层，其中：第一层，在陶瓷介质上印制电感（1-L1）和电感（1-L2）其中电感（1-L1）和电感（1-L2）通过连接线连接，在电感（1-L1）和电感（1-L2）之间连接通孔（1-V3），电感（1-L1）的另一端连接（1-V1），电感（1-L2）的另一端连接（1-V2）；第二层，在陶瓷介质上印制电感（2-L1）和电感（2-L2），电感（2-L1）一端连接通孔（1-V1），另一端连接通孔（2-V1），电感（2-L2）一端连接通孔（1-V2），另一端连接通孔（2-V2），通孔（1-V3）连接通孔（2-V3）；第三层，在陶瓷介质上印制电感（3-L1）和电感（3-L2），电感（3-L1）一端连接通孔（2-V1），另一端连接共用输入端P1，电感（3-L2）一端连接通孔（2-V2），另一端连接低频信号输出端P2，通孔（2-V3）连接通孔（3-V3）；第四层，在陶瓷介质上印制电容（4-C2），电容（4-C2）一端连接低频信号输出端口P2，通孔（3-V3）连接通孔（4-V3）；第五层，在陶瓷介质上印制电容（5-C1）、电容（5-C2），其中电容（5-C1）连接通孔（4-V3），电容（5-C1）通过连接线连接电容（5-C2）；第六层，在陶瓷介质上印制电容（6-C1），作为低通滤波电路和带通滤波电路的隔离大地面，电容（6-C1）和端口G1、G2、G3相连；第七层，在陶瓷介质上印制电感7-L5、电感7-L6、电容7-C5、电容7-C6，其中电感7-L5一端和电容7-C5相连，另一端连接通孔7-V5，电感7L6一端和电容7-C6相连，另一端连接通孔7-V6，电感7-L6和电容7-C6之间通过连接线连接接地端口G3；第八层，在陶瓷介质上印制电感8-L5、电感8-L6、电容8-C5、电容8-C6，其中电容8-C5连接通孔8-V4，电感8-L5一端连接通孔7-V5，另一端连接电容8-C6，电容8-C6连接电感8-L6，电感8-L6的另一端连接通孔7-V6；第九层，在陶瓷介质上印制电感9-L3和电感9-L4，其中电感9-L3的一端连接9-V7、电感9-L3的另一端连接高频输出端口P3，电感9-L4的一端连接9-V8、电感9-L4的另一端连接共用输入端口P1，通孔9-V4连接通孔8-V4；第十层，在陶瓷介质上印制电感10-L3、电感10-L4、电容10-C3、电容10-C4，其中电感10-L3的一端连接通孔9-V7，另一端连接通孔10-V7，电感10-L3的一端连接通孔9-V8，另一端连接通孔10-V8，电容10-C3和电容10-C4一端相连接，电容10-C3和电容10-C4之间连接通孔9-V4；第十一层，在陶瓷介质上印制电感11-L3、电感11-L4、电容11-C3、电容11-C4，其中电感11-L3的一端连接通孔10-V7，另一端连接电容11-C3，电感11-L4的一端连接通孔10-V8，另一端连接电容11-C5。
如图4所示，本实用新型的双工器，低频工作频率为DC~3.0GHz，高频工作频率为5.2GHz~6.0GHz，该双工器在低频时插入损耗优于0.8dB、在5.2GHz~6.0GHz时的插入损耗优于1.2的两个波段内的回波损耗均优于15dB，两个输出端口之间的隔离度优于20dB，低通支路的4.6GHz~15GHz的带外抑制优于25dB，带通支路DC~3.5GHz的带外抑制优于20dB，8.0GHz~15GHz的带外抑制优于20dB。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种基于LTCC工艺的高性能双工器，其特征在于，包括LTCC基体层，所述LTCC基体层的上下各设有一层隔离金属层，所述LTCC基体层形成有双工器电路结构，所述双工器电路结构由低通滤波电路和带通滤波电路组成，所述低通滤波电路包括串联在共用输入端口和低频输出口端口之间的第一电感和第一并联谐振器，第一电感和第一并联谐振器之间连接有接地的第一电容，所述带通滤波电路包括串联在共用输入端口和高频输出端口之间的第一串联谐振器和第二串联谐振器，所述第一串联谐振器和第二串联谐振器之间连接有第三串联谐振器，所述第三串联谐振器连接有接地的第二并联谐振器。
2.根据权利要求1所述的基于LTCC工艺的高性能双工器，其特征在于：所述低通滤波电路和带通滤波电路的电感采用层叠电感，不同电路层上的金属导体通过通孔连接，通过调节层叠电感线每层的线长，线宽来调节电感值。
3.根据权利要求1所述的基于LTCC工艺的高性能双工器，其特征在于：所述低通滤波电路和带通滤波电路的电容采用利用上下层板之间形成的MIM电容。
4.根据权利要求1所述的基于LTCC工艺的高性能双工器，其特征在于：所述LTCC基体层内设有十一层电路层，第一层、第二层和第三层形成有低通滤波电路的第一电感和第一并联谐振器的电感，第五层和第六层形成有第一电容，第四层和第五层形成有第一并联谐振器的电容，第七层和第八层形成有带通滤波电路的第三串联谐振器和第一并联谐振器，第九层、第十层和第十一层形成有带通滤波电路的第一串联谐振器和第二串联谐振器。
5.根据权利要求4所述的基于LTCC工艺的高性能双工器，其特征在于：所述第一电感通过第三层的电感线与共用输入端口连接，第一并联谐振器的电感通过第三层的电感线与低频输出端口连接，第一并联谐振器的电容在第四层与低频输出端口连接，第一电容与接地端口相连，第一串联谐振器通过第九层的电感线与共用输入端口连接，第二串联谐振器通过第九层的电感线与高频输出端口连接，第一串联谐振器、第二串联谐振器、第三串联谐振器和第一并联谐振器之间通过连接通孔连接，第二并联谐振器通过第六层的连接线与接地端口连接。
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