基于LTCC的新型3dB180度平面电桥制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，属于微波技术领域，包括同相功分器和反相巴伦两部分，同相功分器为T型结功分器，反相部分为宽边耦合线Marchand巴伦，通过将两者输出端口并联构成180°电桥。本发明专利技术使用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术实现三维集成，实现了体积的小型化，具有输入输出驻波比小端口匹配好、幅度/相位不平衡度小、端口间隔离度好、集成度高、工作稳定性高、电性能好可大批量生产等优势，可以广泛使用在单脉冲和差馈电网络、天线波束形成等通信领域中。

New 3dB180 Degree Planar Bridge Based on LTCC

The invention discloses a novel 3dB180 degree planar Bridge Based on LTCC, which belongs to the microwave technology field. It includes two parts: in-phase power divider and inverted Balun. In-phase power divider is T-junction power divider and in-phase part is wide-side coupling line Marchand Balun. By parallel connecting the two output ports, it forms a 180 degree bridge. The invention uses low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology to realize three-dimensional integration, realizes the miniaturization of volume, has the advantages of good input-output standing wave matching, small amplitude/phase imbalance, good port separation, high integration, high working stability, good electrical performance and mass production, and can be widely used in single pulse and differential feed network, antenna beam shape, etc. In the field of peer-to-peer communication.

【技术实现步骤摘要】
基于LTCC的新型3dB180度平面电桥
本专利技术属于微波
，具体为一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥。
技术介绍
3dB电桥是一种四端口无源器件，其可以看成一种3dB定向耦合器，它可以将一路信号等分为两路有固定相位差的信号，其中90度电桥能输出同幅正交信号，180度电桥能输出同幅同相或同幅反相信号。3dB电桥在如今的通信系统中应用十分普遍，由于其具备的多方面优势而成为微波通信系统的重要组成部分。从上世纪40年代定向耦合器就开始发展了，从最初有学者发现两根四分之一波长的线耦合可以形成定向耦合器到如今已有许多仿真软件可以方便快捷的设计出各种类型的定向耦合器，这期间定向耦合器经历了低耦合到高耦合，低频段到高频段的发展。对于宽带定向耦合器的发展始于上世纪50年代，三节对称定向耦合的提出，明显了加宽了定向耦合器的使用带宽，在上世纪80年代之后，就已经有学者研制出了超宽带定向耦合器，但是这些耦合器均存在着体积过大，隔离度较低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，通过低温共烧陶瓷(LTCC)三维集成技术实现，具有小型化、输入输出驻波比小、端口匹配好、幅度/相位不平衡度小、端口间隔离度好、集成度高、工作稳定性高、电性能好可大批量生产等优势。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，包括由下往上依次设置的第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层、第六金属层、第七金属层、第八金属层、第九金属层以及第一连接柱、第二连接柱、第三连接柱、第四连接柱、第五连接柱、第六连接柱、第七连接柱、第八连接柱、第九连接柱；所述第一金属层的前端从左至右依次间隔设有第一端口、第二端口，后端从左至右依次间隔设有第三端口、第四端口，所述第一金属层上设有接地端口；所述第二金属层上设有第一端口连接线、巴伦第一段下层耦合线、第二端口连接线、巴伦第二段下层耦合线；所述第三金属层上设有第二接地电容；所述第四金属层上设有巴伦第一段上层耦合线、巴伦第二段上层耦合线、补偿电路；所述第五金属层上设有第三端口连接线、第二段连接线；所述第六金属层上设有接地层；所述第七金属层上设有第一接地电容；所述第八金属层上设有第四端口连接线、T型结第一段连接线、T型结第二段连接线、第一段连接线；所述第九金属层上设有T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线、功分器第二段四分之一波长阻抗变换线；所述第一端口与第一端口连接线的一端连接，第一端口连接线的另一端连接巴伦第一段下层耦合线的一端以及第一连接柱的下端，巴伦第一段下层耦合线的另一端通过第三连接柱连接接地端口，第二端口与第二端口连接线的一端连接，第二端口连接线的另一端连接巴伦第二段下层耦合线的一端以及第二连接柱的下端，巴伦第二段下层耦合线的另一端通过第四连接柱连接接地端口，第一连接柱的上端连接T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线的一端，T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线的另一端通过第六连接柱连接T型结第一段连接线的一端，第二连接柱的上端连接T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线的一端，T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线的另一端通过第七连接柱连接T型结第二段连接线的一端，T型结第一段连接线的另一端与T型结第二段连接线的另一端相连后连接第一段连接线的一端，第一段连接线的另一端同时连接第八连接柱的上端以及第四端口连接线的一端，第四端口连接线的另一端连接第四端口，第八连接柱的下端连接第一接地电容，巴伦第一段上层耦合线的一端开路，另一端同时连接补偿电路以及巴伦第二段上层耦合线的一端，巴伦第二段上层耦合线的另一端通过第七连接柱连接第二段连接线的一端，第二段连接线的另一端同时连接第九连接柱的上端以及第三端口连接线的一端，第三端口连接线的另一端连接第三端口，第九连接柱的下端连接第二接地电容，接地端口与接地层相连。优选地，所述第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、接地端口的特征阻抗均为50欧姆。优选地，所述第一端口、第二端口、第三端口和第四端口、接地端口、接地层、第一端口连接线、第二端口连接线、第三端口连接线、第四端口连接线、巴伦第一段下层耦合线、巴伦第二段下层耦合线、巴伦第一段上层耦合线、巴伦第二段上层耦合线、T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线、T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线、T型结第一段连接线、T型结第二段连接线、第一段连接线、第二段连接线、补偿电路、第一接地电容、第二接地电容、第一连接柱、第二连接柱、第三连接柱、第四连接柱、第五连接柱、第六连接柱、第七连接柱、第八连接柱、第九连接柱均通过低温共烧陶瓷工艺技术实现。优选地，所述T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线、T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线均为螺旋线结构。优选地，所述巴伦第一段下层耦合线、巴伦第二段下层耦合线、巴伦第一段上层耦合线、巴伦第二段上层耦合线均为螺旋线结构。优选地，所述第一连接柱、第二连接柱均通过在接地层上打孔与相应的耦合线连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术实现三维集成，具有结构紧凑、体积小、电性能良好、高集成度、高成品率以及膨胀系数低等优势，可以广泛使用在单脉冲和差馈电网络、天线波束形成等通信领域中。附图说明图1是本专利技术一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥的示意图。其中图1(a)是主要结构示意图，图1(b)俯视图。图2是本专利技术一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥的端口隔离度曲线。图3是本专利技术一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥的端口回波损耗曲线。图4是本专利技术一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥的相位平衡度曲线。图5是本专利技术一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥的幅度平衡度曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，包括由下往上依次设置的第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层、第六金属层、第七金属层、第八金属层、第九金属层以及第一连接柱H1、第二连接柱H2、第三连接柱H3、第四连接柱H4、第五连接柱H5、第六连接柱H6、第七连接柱H7、第八连接柱H8、第九连接柱H9；所述第一金属层的前端从左至右依次间隔设有第一端口P1、第二端口P2，后端从左至右依次间隔设有第三端口P3、第四端口P4，所述第一金属层上设有接地端口P5；所述第二金属层上设有第一端口连接线L1、巴伦第一段下层耦合线BL1a、第二端口连接线L2、巴伦第二段下层耦合线BL2a；所述第三金属层上设有第二接地电容C2；所述第四金属层上设有巴伦第一段上层耦合线BL1b、巴伦第二段上层耦合线BL2b、补偿电路COM；所述第五金属层上设有第三端口连接线L3、第二段连接线L6；所述第六金属层上设有接地层GND；所述第七金属层上设有第一接地电容C1；所述第八金属层上设有第四端口连接线L4、T型结第一段连接线PDL1、T型结第二段连接线PDL2、第一段连接线L5；所述第九金属层上设有T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线PD1、功分器第二段四分之一波长阻抗变换线PD2；所述第一端口P1与第一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，其特征在于，包括由下往上依次设置的第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层、第六金属层、第七金属层、第八金属层、第九金属层以及第一连接柱(H1)、第二连接柱(H2)、第三连接柱(H3)、第四连接柱(H4)、第五连接柱(H5)、第六连接柱(H6)、第七连接柱(H7)、第八连接柱(H8)、第九连接柱(H9)；所述第一金属层的前端从左至右依次间隔设有第一端口(P1)、第二端口(P2)，后端从左至右依次间隔设有第三端口(P3)、第四端口(P4)，所述第一金属层上设有接地端口(P5)；所述第二金属层上设有第一端口连接线(L1)、巴伦第一段下层耦合线(BL1a)、第二端口连接线(L2)、巴伦第二段下层耦合线(BL2a)；所述第三金属层上设有第二接地电容(C2)；所述第四金属层上设有巴伦第一段上层耦合线(BL1b)、巴伦第二段上层耦合线(BL2b)、补偿电路(COM)；所述第五金属层上设有第三端口连接线(L3)、第二段连接线(L6)；所述第六金属层上设有接地层(GND)；所述第七金属层上设有第一接地电容(C1)；所述第八金属层上设有第四端口连接线(L4)、T型结第一段连接线(PDL1)、T型结第二段连接线(PDL2)、第一段连接线(L5)；所述第九金属层上设有T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)、功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)；所述第一端口(P1)与第一端口连接线(L1)的一端连接，第一端口连接线(L1)的另一端连接巴伦第一段下层耦合线(BL1a)的一端以及第一连接柱(H1)的下端，巴伦第一段下层耦合线(BL1a)的另一端通过第三连接柱(H3)连接接地端口(P5)，第二端口(P2)与第二端口连接线(L2)的一端连接，第二端口连接线(L2)的另一端连接巴伦第二段下层耦合线(BL2a)的一端以及第二连接柱(H2)的下端，巴伦第二段下层耦合线(BL2a)的另一端通过第四连接柱(H4)连接接地端口(P5)，第一连接柱(H1)的上端连接T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)的一端，T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)的另一端通过第六连接柱(H6)连接T型结第一段连接线(PDL1)的一端，第二连接柱(H2)的上端连接T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)的一端，T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)的另一端通过第七连接柱(H7)连接T型结第二段连接线(PDL2)的一端，T型结第一段连接线(PDL1)的另一端与T型结第二段连接线(PDL2)的另一端相连后连接第一段连接线(L5)的一端，第一段连接线(L5)的另一端同时连接第八连接柱(H8)的上端以及第四端口连接线(L4)的一端，第四端口连接线(L4)的另一端连接第四端口(P4)，第八连接柱(H8)的下端连接第一接地电容(C1)，巴伦第一段上层耦合线(BL1b)的一端开路，另一端同时连接补偿电路(COM)以及巴伦第二段上层耦合线(BL2b)的一端，巴伦第二段上层耦合线(BL2b)的另一端通过第七连接柱(H7)连接第二段连接线(L6)的一端，第二段连接线(L6)的另一端同时连接第九连接柱(H9)的上端以及第三端口连接线(L3)的一端，第三端口连接线(L3)的另一端连接第三端口(P3)，第九连接柱(H9)的下端连接第二接地电容(C2)，接地端口(P5)与接地层(GND)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LTCC的新型3dB180度平面电桥，其特征在于，包括由下往上依次设置的第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层、第六金属层、第七金属层、第八金属层、第九金属层以及第一连接柱(H1)、第二连接柱(H2)、第三连接柱(H3)、第四连接柱(H4)、第五连接柱(H5)、第六连接柱(H6)、第七连接柱(H7)、第八连接柱(H8)、第九连接柱(H9)；所述第一金属层的前端从左至右依次间隔设有第一端口(P1)、第二端口(P2)，后端从左至右依次间隔设有第三端口(P3)、第四端口(P4)，所述第一金属层上设有接地端口(P5)；所述第二金属层上设有第一端口连接线(L1)、巴伦第一段下层耦合线(BL1a)、第二端口连接线(L2)、巴伦第二段下层耦合线(BL2a)；所述第三金属层上设有第二接地电容(C2)；所述第四金属层上设有巴伦第一段上层耦合线(BL1b)、巴伦第二段上层耦合线(BL2b)、补偿电路(COM)；所述第五金属层上设有第三端口连接线(L3)、第二段连接线(L6)；所述第六金属层上设有接地层(GND)；所述第七金属层上设有第一接地电容(C1)；所述第八金属层上设有第四端口连接线(L4)、T型结第一段连接线(PDL1)、T型结第二段连接线(PDL2)、第一段连接线(L5)；所述第九金属层上设有T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)、功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)；所述第一端口(P1)与第一端口连接线(L1)的一端连接，第一端口连接线(L1)的另一端连接巴伦第一段下层耦合线(BL1a)的一端以及第一连接柱(H1)的下端，巴伦第一段下层耦合线(BL1a)的另一端通过第三连接柱(H3)连接接地端口(P5)，第二端口(P2)与第二端口连接线(L2)的一端连接，第二端口连接线(L2)的另一端连接巴伦第二段下层耦合线(BL2a)的一端以及第二连接柱(H2)的下端，巴伦第二段下层耦合线(BL2a)的另一端通过第四连接柱(H4)连接接地端口(P5)，第一连接柱(H1)的上端连接T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)的一端，T型结功分器第一段四分之一波长阻抗变换线(PD1)的另一端通过第六连接柱(H6)连接T型结第一段连接线(PDL1)的一端，第二连接柱(H2)的上端连接T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)的一端，T型结功分器第二段四分之一波长阻抗变换线(PD2)的另一端通过第七连接柱(H7)连接T型结第二段连接线(PDL2)的一端，T型结第一段连接线(PDL1)的另一端与T型结第二段连接线(PDL2)的另一端相连后连接第一段连接线(L5)的一端，第一段连接线(L5)的另一端同时连接第八连接柱(H8)的上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：方洁，杨冕，赵子豪，常钰敏，曹小芝，戴永胜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32