一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成的具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，拓扑结构包括端口1、端口2、端口3和端口4，杂散抑制型垂直叉指电容与八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，电感L2一端与电容C1和电容C3的一端连接，电容C1的另一端连接端口1，电容C3的另一端链接端口3，另一端与电容C2和电容C4的一端连接，电容C2的另一端连接端口2，电容C4的另一端连接端口4；电感L1设置在所述端口1和端口2之间，电感L3设置在所述端口3和端口4之间；本发明专利技术实现了耦合器的小型化。

A LTCC quadrature coupler with high performance capacitance and inductance

The invention discloses a LTCC orthogonal coupler with high performance capacitance and inductance composed of a stray suppression vertical cross finger capacitor and eight side shaped three dimensional spiral inductor. The topology consists of port 1, port 2, port 3 and port 4, and the stray suppressor vertical interdigital capacitance is connected with the three dimensional spiral inductor of the eight side shape. The stray suppression type vertical interdigital capacitance includes capacitance C1, capacitance C2, capacitance C3 and capacitance C4. The eight side shaped three dimensional spiral inductor includes inductor L1, inductance L2 and inductance L3, one end of inductance L2 is connected with one end of capacitor C1 and capacitance C3, the other end of capacitance C1 connects to end port 1, and the other end of capacitance C3 is linked to port 3 at the other end of capacitance C3. The other is the other end of capacitance C3. One end is connected to one end of the capacitance C2 and the capacitance C4, the other end of the capacitance C2 is connected to the port 2, the other end of the capacitance C4 is connected to the port 4; the inductance L1 is set between the port 1 and the port 2, the inductance L3 is set between the port 3 and port 4; the invention realizes the miniaturization of the coupler.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器
本专利技术涉及电子器件领域，尤其涉及一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器。
技术介绍
耦合器是从无线信号主干通道中提取出一小部分信号的射频器件，分支线耦合器，或正交混合耦合器，是微波电路中使用的一种基本元件，如平衡放大器、平衡混合器、移相器和阵列天线的波束形成网络，是最大的组件之一，然而，一般耦合器中的电容的电容值和电感的电感值都比较小，最大容量和电感分别不超过5pF和10nH；而在几十兆赫兹的情况下，只有通过使用垂直叉指电容(Verticalinterdigitalcapacitance，VIC)和三维多层螺旋电感器才能实现，但一般的垂直叉指电容和三维多层螺旋电感器的性能达不到要求，无法满足预设要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，具体技术方案如下：一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，所述电感L2一端分别与所述电容C1和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端连接端口1，所述电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容C2和电容C4的一端连接，所述电容C2的另一端连接端口2，所述电容C4的另一端连接端口4；所述电感L1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感L3设置在所述端口3和端口4之间。本专利技术的进一步改进，所述耦合器采用偶数层结构组成。本专利技术的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，每一层上设置有一叉指，每一个所述叉指上开设有一垂直过孔，其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置，所述杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置。本专利技术的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容的偶数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容的奇数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口。本专利技术的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，且所述八边形三维螺旋电感具有10层结构。本专利技术的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感的各边长为1mm。本专利技术的进一步改进，所述耦合器适用的中心频率为60MHz。本专利技术中，所述LTCC正交型耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成，其中，拓扑结构中设置有杂散抑制型垂直叉指电容四个和八边形三维螺旋电感三个，杂散抑制型垂直叉指电容可有效减少通电和阻带数量，减少电容杂散的现象，从而达到提高整个耦合器有效电容值的效果；八边形三维螺旋电感由于绕制的变数扩大，从而使得耦合器的中电感的电感值和Q值；与现有技术相比，本专利技术的优点为：1、具有尺寸小，成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等特性；2、在需要达到相同效果的前提下，本专利技术提供的八边形三维螺旋电感在提高了电感值的情况下，实现了电感的小型化，即耦合器的小型化；3、提升了整个耦合器的电容值，可有效减少阻带的数量，并抑制杂散现象发生。附图说明图1为本专利技术LTCC耦合器的结构组成示意图；图2为本专利技术耦合器采用的拓扑结构的结构示意图；图3为本专利技术中八边形三维螺旋电感的结构示意图；图4为本专利技术中八边形三维螺旋电感的电感值和Q值仿真结果示意；图5为本专利技术中杂散抑制型垂直叉指电容的结构示意图；图6为本专利技术中杂散抑制型垂直叉指电容的电容值和Q值仿真结果示意；图7为本专利技术中杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图；图8为本专利技术中杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真S参数图；图9为本专利技术所述耦合器的仿真S参数图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本专利技术的较佳实施例。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合图1和图2，在本专利技术实施例中，提供了一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，所述耦合器总共有偶数层结构，采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，杂散抑制型垂直叉指电容与八边形三维螺旋电感在耦合器的顶端通过微带线连接，同时，拓扑结构中还设置有四个端口：端口1、端口2、端口3和端口4；其中，杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3；在拓扑结构中，电感L2一端分别与电容C1和电容C3的一端连接，电容C1的另一端连接端口1，电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与电容C2和电容C4的一端连接，电容C2的另一端连接端口2，电容C4的另一端连接端口4；电感L1设置在端口1和端口2之间，电感L3设置在端口3和端口4之间。优选的，在本实施例中，耦合器由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成的10层电路，其中杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，八边形三维螺旋电感具有10层结构，两者之间电信连接。在本专利技术实施例中，耦合器适用的中心频率为60MHz。参阅图3，在本专利技术实施例中，八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，具体的，八边形为每一条边长度相等，各边长均为1mm，结合图4，为八边形三维螺旋电感的电感值、Q值仿真结果示意图，由此可知，经过将传统的三维螺旋电感经过优化形成八边形三维螺旋电感，一方面提升了电感的电感值和Q值后，另一方面电感的电感值和Q值仍符合要求，达到提升电感性能的效果。参阅图5，在本专利技术实施例中，杂散抑制型垂直叉指电容每一层上设置有一叉指，每一个叉指上开设有一垂直过孔，其中，杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的垂直过孔轴心共轴设置，杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的垂直过孔轴心共轴设置；同时，偶数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，奇数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口，通过第一端口和第二端口，与外接八边形三维螺旋电感连接，或者连接拓扑结构中的端口；结合图6、图7和图8，分别为杂散抑制型垂直叉指电容的电容值、Q值仿真结果示意图和杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图以及杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真S参数图，其中，图7中左图为单个杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，右图为多层结构的杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，其中，叉指由串联电感标示，电容耦合有电容Cij建模，其中i和j是叉指数；结合图示可知，当将杂散抑制型垂直叉指电容设计为多层结构时，随着阻带的数量减少，耦合器响应频率中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，所述电感L2一端分别与所述电容C1和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端连接端口1，所述电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容C2和电容C4的一端连接，所述电容C2的另一端连接端口2，所述电容C4的另一端连接端口4；所述电感L1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感L3设置在所述端口3和端口4之间。

【技术特征摘要】
1.一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述八边形三维螺旋电感包括电感L1、电感L2和电感L3，所述电感L2一端分别与所述电容C1和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端连接端口1，所述电容C3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容C2和电容C4的一端连接，所述电容C2的另一端连接端口2，所述电容C4的另一端连接端口4；所述电感L1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感L3设置在所述端口3和端口4之间。2.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于，所述耦合器采用偶数层结构组成。3.根据权利要求1所述的一种具有高性能电容、电感的LTCC正交型耦合器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王其鹏，何思洁，武翰涛，周波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，南京邮电大学南通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32