CN105552507A - 一种新型结构片式宽频带耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型结构片式宽频带耦合器，其采用叠层片式结构构成内部电路层，本发明结构以LTCC(低温共烧陶瓷)技术为基础，采用耦合微带线设计实现叠层片式宽带耦合器的特殊电性能要求。本发明结构有效实现了宽频带内的耦合功能，具有低损耗、高可靠性、低成本和适合于大规模的生产等优点，另外还适应了新的电子元件小型化发展趋势。

Description

一种新型结构片式宽频带耦合器

技术领域

本发明公开一种耦合器，特别是一种新型结构片式宽频带耦合器，可用于移动电话、平板电脑以及其他各种通讯设备中。

背景技术

低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic，LTCC)技术在电子元器件和封装领域具有独特的优势，广泛应用于通信、汽车、和医疗器械等领域。以LTCC技术为基础设计和生产的射频微波元件和模块包括滤波器、双工器、天线、耦合器、巴伦、接收前端模组、天线开关模组等。因其具有高品质因数、高稳定性、高集成度等优点，随着现代电子设备向小型化、高频化方向不断发展，它们已经大量运用于手机领域。

耦合器在手机射频前端是比较常见的微波器件，它可以对信号取样,以便进行测量和监测、信号分配及合成。随着4G技术的应用，手机射频前端频段越来越多，需要监控的信号频段也不断增加，同时为应对手机射频前端小型化要求，宽频带的耦合器就成了必然的选择。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的耦合器体积较大的缺点，本发明提供一种新型结构片式宽频带耦合器，该宽频带耦合器采用耦合线设计的特殊结构，由传输主线和传输副线耦合组成，本发明结构采用LTCC成型技术集成到同一元件中，然后利用900℃低温共烧而成。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种新型结构片式宽频带耦合器，耦合器包括基体、设置在基体外侧四周的接线端头和设置在基体内部的电路层，基体内部的电路层呈叠层结构：

第一层为在陶瓷介质基板上印制有一块第一金属平面导体，第一金属平面导体两侧分别伸出一个内部端点，分别为第一内部端点和第二内部端点，第一内部端点与接地端口电连接，第二内部端点也与接地端口电连接；

第二层为在陶瓷介质基板上印制有一个第一金属线圈和一个第一金属导体基片，第一金属线圈呈“C”字形，第一金属线圈一端的第三内部端点与输入端口电连接相连，第一金属线圈另一端为第四内部端点，第四内部端点与第一点柱电相连，第一金属导体基片与第一金属线圈相互绝缘，第一金属导体基片与输出端口电连接；

第三层为在陶瓷介质基板上印制有第二金属线圈和一块第二金属平面导体，第二金属线圈呈“L”形，第二金属线圈一端为第五内部端点，第五内部端点与输出端口电连接，第二金属线圈另一端为第六内部端点，第六内部端点与第一点柱电连接，第二金属平面导体与第二金属线圈相互绝缘，第二金属平面导体与输入端口电连接；

第四层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第三金属线圈和第四金属线圈，第三金属线圈和第四金属线圈均呈“U”形，第三金属线圈的两端分别为第七内部端点和第八内部端点，第三金属线圈的中间位置设有第九内部端点，第七内部端点与隔离端口电连接，第八内部端点与第二点柱电连接，第九内部端点与第三点柱电连接；第四金属线圈的两端分别为第十内部端点和第十一内部端点，第十内部端点与耦合端口电连接，第十一内部端点与第四点柱电连接；

第五层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五金属线圈和第六金属线圈，第五金属线圈和第六金属线圈均呈“U”形，第五金属线圈的两端分别为第十二内部端点和第十三内部端点，第十二内部端点与第七点柱电连接，第十三内部端点与第二点柱电连接，第五金属线圈上还设有第十四内部端点，第十四内部端点与第三点柱电连接；第六金属线圈的两端分别为第十五内部端点和第十六内部端点，第十五内部端点与第四点柱电连接，第十六内部端点与第八点柱电连接；

第六层为在陶瓷介质基板上印制有一个第三金属平面导体，第三金属平面导体上分别设有向外伸出的内部端点，分别为第十七内部端点和第十八内部端点，第十七内部端点与接地端口电连接，第十八内部端点与接地端口电连接；

第七层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属平面导体，分别为第四金属平面导体和第五金属平面导体，第四金属平面导体上伸出设置有第十九内部端点，第十九内部端点与第七点柱电连接，第五金属平面导体上伸出设置有第二十内部端头，第二十内部端头与第八点柱电连接；

第八层结构与第六层结构相同；

第九层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属线圈，分别为第七金属线圈和第八金属线圈，第七金属线圈和第八金属线圈均呈“U”形，第七金属线圈两端分别设有第二十一内部端头和第二十二内部端头，第二十一内部端头与第五点柱电连接，第二十二内部端头与第七点柱电连接；第八金属线圈两端分别设有第二十三内部端头和第二十四内部端头，第二十三内部端头与第八点柱电连接，第二十四内部端头与第六点柱电连接；

第十层为在陶瓷介质基板上印制有一个第九金属线圈，第九金属线圈呈“U”形，第九金属线圈两端分别为第二十五内部端头和第二十六内部端头，第二十五内部端头与第五点柱电连接，第二十六内部端头与第六点柱电连接；

第十一层结构与第一层结构相同。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的接线端头设有六个，六个接线端头在基体两侧对称分布。

所述的基体采用陶瓷基体。

所述的第一点柱、第二点柱、第三点柱、第四点柱、第五点柱和第六点柱分别为方点柱。

所述的第八点柱和第九点柱分别为圆点柱。

本发明的有益效果是：本发明结构以LTCC(低温共烧陶瓷)技术为基础，采用耦合微带线设计实现叠层片式宽带耦合器的特殊电性能要求。本发明结构有效实现了宽频带内的耦合功能，具有低损耗、高可靠性、低成本和适合于大规模的生产等优点，另外还适应了新的电子元件小型化发展趋势。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1本发明结构外观结构立体示意图。

图2为本发明结构内部结构示意图。

图3为本发明结构第一层电路层平面结构示意图。

图4为本发明结构第二层电路平面结构示意图。

图5为本发明结构第二、三层之间点柱连接平面结构示意图。

图6为本发明结构第三层电路平面结构示意图。

图7为本发明结构第四层电路平面结构示意图。

图8为本发明结构第四、五层之间点柱连接平面结构示意图。

图9为本发明结构第五层电路平面结构示意图。

图10为本发明结构第五、六层之间，第六、七层之间，第七、八层之间以及第八、九层之间点柱连接平面结构示意图。

图11为本发明结构第六层、第八层电路平面结构示意图。

图12为本发明结构第七层电路平面结构示意图。

图13为本发明结构第九层电路平面结构示意图。

图14为本发明结构第九、十层电路之间点柱连接平面结构示意图。

图15为本发明结构第十层电路平面结构示意图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1和附图2，本发明主要为一种新型结构片式宽频带耦合器，其包括基体、设置在基体外侧四周的接线端头和设置在基体内部的电路层，所述的基体内部的电路层呈叠层结构。本实施例中，接线端头设有六个，六个接线端头在基体两侧对称分布，本实施例中，六个接线端头分别为：P1为输入端口，P2和P5均为接地端口，P3为耦合端口，P4为隔离端口即负载端，P6输出端口。本实施例中，基体采用陶瓷基体，内部电路层共分11层。

请参看附图3，本实施例中，第一层为在陶瓷介质基板上印制有一块第一金属平面导体1，第一金属平面导体1两侧分别伸出一个内部端点，分别为第一内部端点1a和第二内部端点1b，第一内部端点1a与接地端口P2电连接，第二内部端点1b与接地端口P5电连接；

请参看附图4，本实施例中，第二层为在陶瓷介质基板上印制有一个第一金属线圈2和一个第一金属导体基片2c，本实施例中，第一金属线圈2呈“C”字形，或者称为未封口的“口”字形，第一金属线圈2一端的第三内部端点2a设置在边沿位置处，与输入端口P1电连接相连，第一金属线圈2另一端设置在内部位置，为第四内部端点2b，第四内部端点2b与第一方点柱19电相连，第一金属导体基片2c与第一金属线圈2相互绝缘，第一金属导体基片2c与输出端口P6电连接；

请参看附图6，本实施例中，第三层为在陶瓷介质基板上印制有第二金属线圈3和一块第二金属平面导体3c，本实施例中，第二金属线圈3呈“L”形，第二金属线圈3一端设置在边沿位置处，为第五内部端点3a，第五内部端点3a与输出端口P6电连接，第二金属线圈3另一端设置在内部位置，为第六内部端点3b，第六内部端点3b为第一方点柱19电连接，通过第一方点柱19可将第二层和第三层连接起来，第二金属平面导体3c与第二金属线圈3相互绝缘，第二金属平面导体3c与输入端口P1电连接；

请参看附图7，本实施例中，第四层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第三金属线圈17-1和第四金属线圈17-2，本实施例中，第三金属线圈17-1和第四金属线圈17-2均呈长“U”形(即两平行边长度长于中间连接边长度)，第三金属线圈17-1的两端分别为第七内部端点17a和第八内部端点17d，第三金属线圈17-1的中间位置设有第九内部端点17e，第七内部端点17a与隔离端口P4电连接，第八内部端点17d与第二方点柱16电连接，第九内部端点17e与第三方点柱18电连接；第四金属线圈17-2的两端分别为第十内部端点17b和第十一内部端点17c，第十内部端点17b与耦合端口P3电连接，第十一内部端点17c与第四方点柱14电连接；

请参看附图9，本实施例中，第五层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五金属线圈15-1和第六金属线圈15-2，本实施例中，第五金属线圈15-1和第六金属线圈15-2均呈短“U”形(即两平行边长度短于中间连接边长度)，第五金属线圈15-1的两端分别为第十二内部端点15a和第十三内部端点15d，第十二内部端点15a与第一圆点柱5电连接，第十三内部端点15d与第二方点柱16电连接，第五金属线圈15-1上还设有第十四内部端点15e，第十四内部端点15e与第三方点柱18电连接；第六金属线圈15-2的两端分别为第十五内部端点15b和第十六内部端点15c，第十五内部端点15b与第四方点柱14电连接，第十六内部端点15c与第二圆点柱4电连接；

请参看附图11，本实施例中，第六层为在陶瓷介质基板上印制有一个第三金属平面导体13，第三金属平面导体13上分别设有向外伸出的内部端点，分别为第十七内部端点13a和第十八内部端点13b，第十七内部端点13a与接地端口P5电连接，第十八内部端点13b与接地端口P2电连接；

请参看附图12，本实施例中，第七层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属平面导体，分别为第四金属平面导体6-1和第五金属平面导体6-2，第四金属平面导体6-1上伸出设置有第十九内部端点6a，第十九内部端点6a与第一圆点柱5电连接，第五金属平面导体6-2上伸出设置有第二十内部端头6b，第二十内部端头6b与第二圆点柱4电连接；

请参看附图11，本实施例中，第八层结构与第六层结构完全一样，此处不再赘述；

请参看附图13，本实施例中，第九层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属线圈，分别为第七金属线圈7-1和第八金属线圈7-2，本实施例中，第七金属线圈7-1和第八金属线圈7-2均呈“U”形，第七金属线圈7-1两端分别设有第二十一内部端头7a和第二十二内部端头7b，第二十一内部端头7a与第五方点柱11电连接，第二十二内部端头7b与第一圆点柱5电连接；第八金属线圈7-2两端分别设有第二十三内部端头7c和第二十四内部端头7d，第二十三内部端头7c与第二圆点柱4电连接，第二十四内部端头7d与第六方点柱8电连接；

请参看附图15，本实施例中，第十层为在陶瓷介质基板上印制有一个第九金属线圈10，本实施例中，第九金属线圈10呈“U”形，第九金属线圈10两端分别向外伸出形成内部端头，分别为第二十五内部端头10a和第二十六内部端头10b，第二十五内部端头10a与第五方点柱11电连接，第二十六内部端头10b与第六方点柱8电连接；

请参看附图3，本实施例中，第十一层结构与第一层结构完全一样，此处不再赘述。

本发明结构以LTCC(低温共烧陶瓷)技术为基础，采用耦合微带线设计实现叠层片式宽带耦合器的特殊电性能要求。本发明结构有效实现了宽频带内的耦合功能，具有低损耗、高可靠性、低成本和适合于大规模的生产等优点，另外还适应了新的电子元件小型化发展趋势。

Claims (5)

1.一种新型结构片式宽频带耦合器，其特征是：所述的耦合器包括基体、设置在基体外侧四周的接线端头和设置在基体内部的电路层，基体内部的电路层呈叠层结构：

第一层为在陶瓷介质基板上印制有一块第一金属平面导体，第一金属平面导体两侧分别伸出一个内部端点，分别为第一内部端点和第二内部端点，第一内部端点与接地端口电连接，第二内部端点也与接地端口电连接；

第二层为在陶瓷介质基板上印制有一个第一金属线圈和一个第一金属导体基片，第一金属线圈呈“C”字形，第一金属线圈一端的第三内部端点与输入端口电连接相连，第一金属线圈另一端为第四内部端点，第四内部端点与第一点柱电相连，第一金属导体基片与第一金属线圈相互绝缘，第一金属导体基片与输出端口电连接；

第三层为在陶瓷介质基板上印制有第二金属线圈和一块第二金属平面导体，第二金属线圈呈“L”形，第二金属线圈一端为第五内部端点，第五内部端点与输出端口电连接，第二金属线圈另一端为第六内部端点，第六内部端点与第一点柱电连接，第二金属平面导体与第二金属线圈相互绝缘，第二金属平面导体与输入端口电连接；

第四层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第三金属线圈和第四金属线圈，第三金属线圈和第四金属线圈均呈“U”形，第三金属线圈的两端分别为第七内部端点和第八内部端点，第三金属线圈的中间位置设有第九内部端点，第七内部端点与隔离端口电连接，第八内部端点与第二点柱电连接，第九内部端点与第三点柱电连接；第四金属线圈的两端分别为第十内部端点和第十一内部端点，第十内部端点与耦合端口电连接，第十一内部端点与第四点柱电连接；

第五层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘金属线圈，分别为第五金属线圈和第六金属线圈，第五金属线圈和第六金属线圈均呈“U”形，第五金属线圈的两端分别为第十二内部端点和第十三内部端点，第十二内部端点与第七点柱电连接，第十三内部端点与第二点柱电连接，第五金属线圈上还设有第十四内部端点，第十四内部端点与第三点柱电连接；第六金属线圈的两端分别为第十五内部端点和第十六内部端点，第十五内部端点与第四点柱电连接，第十六内部端点与第八点柱电连接；

第六层为在陶瓷介质基板上印制有一个第三金属平面导体，第三金属平面导体上分别设有向外伸出的内部端点，分别为第十七内部端点和第十八内部端点，第十七内部端点与接地端口电连接，第十八内部端点与接地端口电连接；

第七层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属平面导体，分别为第四金属平面导体和第五金属平面导体，第四金属平面导体上伸出设置有第十九内部端点，第十九内部端点与第七点柱电连接，第五金属平面导体上伸出设置有第二十内部端头，第二十内部端头与第八点柱电连接；

第八层结构与第六层结构相同；

第九层为在陶瓷介质基板上印制有两个相互绝缘的金属线圈，分别为第七金属线圈和第八金属线圈，第七金属线圈和第八金属线圈均呈“U”形，第七金属线圈两端分别设有第二十一内部端头和第二十二内部端头，第二十一内部端头与第五点柱电连接，第二十二内部端头与第七点柱电连接；第八金属线圈两端分别设有第二十三内部端头和第二十四内部端头，第二十三内部端头与第八点柱电连接，第二十四内部端头与第六点柱电连接；

第十层为在陶瓷介质基板上印制有一个第九金属线圈，第九金属线圈呈“U”形，第九金属线圈两端分别为第二十五内部端头和第二十六内部端头，第二十五内部端头与第五点柱电连接，第二十六内部端头与第六点柱电连接；

第十一层结构与第一层结构相同。

2.根据权利要求1所述的新型结构片式宽频带耦合器，其特征是：所述的接线端头设有六个，六个接线端头在基体两侧对称分布。

3.根据权利要求1所述的新型结构片式宽频带耦合器，其特征是：所述的基体采用陶瓷基体。

4.根据权利要求1所述的新型结构片式宽频带耦合器，其特征是：所述的第一点柱、第二点柱、第三点柱、第四点柱、第五点柱和第六点柱分别为方点柱。

5.根据权利要求1所述的新型结构片式宽频带耦合器，其特征是：所述的第八点柱和第九点柱分别为圆点柱。