專利名稱：L波段微型雙工器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙工器，特別涉及一種L波段微型雙工器。
背景技術(shù)：
在微波毫米波通信、雷達(dá)等系統(tǒng)中，尤其是移動手持式無線通信終端和單兵衛(wèi)星移 動通信終端及軍用與民用多模和多路通信系統(tǒng)終端、機載、彈載、宇航通信系統(tǒng)中，微 型雙工器是工作在這一波段實現(xiàn)全雙工通訊的關(guān)鍵部件，描述這種部件性能的主要技術(shù) 指標(biāo)有通帶工作頻率范圍、阻帶頻率范圍、通帶輸入/輸出電壓駐波比、通帶插入損耗、 阻帶衰減、通帶插入損耗、通帶回波損耗、波紋、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。 常規(guī)的設(shè)計和制造方法在微波頻率低端(一般為幾百兆頻率)，由于工作波長較長(大 約從0.1米到1米)，雙工器的體積與工作波長成正比，因此體積較大，而采用聲表面波 濾波器技術(shù)，工作頻率上限受到限制， 一般工作在較低頻率即lGHz以下，而且電特性 有溫度飄移，并且工藝精度要求高、條件苛刻，使得成本較高、價格較貴，在許多應(yīng)用 場合(如機載、彈載、宇航通信、手持無線終端、單兵移動通信終端等)均受到很大 限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡單、 成品率高、批量一致性好、造價低、溫度性能穩(wěn)定、工作在L波段的微型雙工器。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 一種L波段微型雙工器，包括表面安裝的75歐姆 阻抗輸入端口、表面安裝的75歐姆阻抗第一輸出端口、表面安裝的75歐姆阻抗第二輸 出端口、低通輸入電感、低通級聯(lián)電感、輸出電感、第一高通零點電感、第二高通零點 電感、第三高通零點電感、第一低通接地電容、第二低通接地電容、第三低通接地電容、 低通零點電容、第一高通級聯(lián)電容、第二高通級聯(lián)電容、第三高通級聯(lián)電容、第一高通 接地電容、第二高通接地電容、第三高通接地電容、第一屏蔽接地層、第二屏蔽接地層、 第三屏蔽接地層；輸入端口一端接輸入信號分成兩路， 一路順次連接輸入電感、低通級 聯(lián)電感、輸出電感和第一輸出端口，輸入電感的一端與輸入端口連接，輸入電感另一端 分別與低通級聯(lián)電感的一端和第一級低通接地電容的一端連接，級聯(lián)電感的另一端分別 與輸出電感的一端、低通零點電容的一端和第二級低通接地電容的一端連接，輸出電感的另一端分別與第一輸出端口一端、第三級低通接地電容的一端和低通零點電容的另一 端連接，第一輸出端口另一端輸出信號；另一路順次連接第一高通級聯(lián)電容、第二高通 級聯(lián)電容、第三高通級聯(lián)電容和第二輸出端口，第一高通級聯(lián)電容的一端與輸入端口連 接，第一高通級聯(lián)電容的另一端分別與第二高通級聯(lián)電容的一端和第一零點電感的一端 連接，第一零點電感的另一端與第一零點電容的一端連接，第二高通級聯(lián)電容的另一端 分別與第三高通級聯(lián)電容的一端和第二零點電感的一端連接，第二零點電感的另一端與 第二零點電容的一端連接，第三高通級聯(lián)電容的另一端分別與第二輸出端口和第三零點 電感的一端連接，第二輸出端口輸出信號，第三零點電感的另一端與第三零點電容的一 端連接，第二輸出端口輸出信號；所述的第一低通接地電容另一端接第二屏蔽接地層、 第二低通接地電容另一端接第三屏蔽接地層、第三低通接地電容另一端接第三屏蔽接地 層、第一零點電容另一端接第一屏蔽接地層、第二零點電容另一端接第二屏蔽接地層和
第三零點電容另一端接第一屏蔽接地層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于釆用三維立體結(jié)構(gòu)和低損耗、高介電常數(shù)的低溫共燒
陶瓷材料和在大約90(TC溫度下燒結(jié)而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩(wěn)定性；采
用設(shè)計采用高密度三維互連布線、 一體化集成封裝和無源元件集成等功能，在小型化上
充分的利用了LTCC技術(shù)多層的優(yōu)勢，采用層疊式的電路結(jié)構(gòu)，有效的縮小了濾波器的
體積；采用三維立體集成、多層折疊結(jié)構(gòu)和空間耦合的帶狀線設(shè)計以及外表面金屬屏蔽
實現(xiàn)接地和封裝，采用三維全波電磁場仿真設(shè)計和特定的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明
具有體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、電性能溫度穩(wěn)定性高、電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡
單、電性能一致性好，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)、成本低、使用安裝方便，可以用全自動貼片
機安裝和焊接、特別適用于機載、彈載、宇航通信、手持無線終端、單兵移動通信終端
等等無線通信終端中，以及對體積、重量、性能、可靠性有苛刻要求的相應(yīng)系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明L波段微型雙工器電原理圖。
圖2是本發(fā)明L波段微型雙工器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明L波段微型雙工器實物照片。
圖4是本發(fā)明L波段微型雙工器實施例實物尺寸。
圖5是本發(fā)明L波段微型雙工器實施例主要性能測試結(jié)果。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
結(jié)合圖l、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明L波段微型雙工器包括表面安裝的75歐姆阻 抗輸入端口P1、表面安裝的75歐姆阻抗第一輸出端口P2、表面安裝的75歐姆阻抗第 二輸出端口P3、低通輸入電感L1、低通級聯(lián)電感L2、輸出電感L3、第一高通零點電 感L4、第二高通零點電感L5、第三高通零點電感L6、第一低通接地電容C1、第二低 通接地電容C2、第三低通接地電容C4、低通零點電容C3、第一高通級聯(lián)電容C5、第 二高通級聯(lián)電容C6、第三高通級聯(lián)電容C7、第一高通接地電容C8、第二高通接地電容 C9、第三高通接地電容CIO、第一屏蔽接地層SD1、第二屏蔽接地層SD2、第三屏蔽接 地層SD3;輸入端口P1—端接輸入信號分成兩路， 一路順次連接輸入電感L1、低通級 聯(lián)電感L2、輸出電感L3和第一輸出端口 P2，輸入電感L1的一端與輸入端口 Pl連接， 輸入電感Ll另一端分別與低通級聯(lián)電感L2的一端和第一級低通接地電容Cl的一端連 接，級聯(lián)電感L2的另一端分別與輸出電感L3的一端、低通零點電容C3的一端和第二 級低通接地電容C2的一端連接，輸出電感L3的另一端分別與第一輸出端口 P2—端、 第三級低通接地電容C4的一端和低通零點電容C3的另一端連接，第一輸出端口 P2另 一端輸出信號；另一路順次連接第一高通級聯(lián)電容C5、第二高通級聯(lián)電容C6、第三高 通級聯(lián)電容C7和第二輸出端口 P3,第一高通級聯(lián)電容C5的一端與輸入端口 Pl連接， 第一髙通級聯(lián)電容C5的另一端分別與第二高通級聯(lián)電容C6的一端和第一零點電感L4 的一端連接，第一零點電感L4的另一端與第一零點電容C8的一端連接，第二高通級聯(lián) 電容C6的另一端分別與第三高通級聯(lián)電容C7的一端和第二零點電感L5的一端連接， 第二零點電感L5的另一端與第二零點電容C9的一端連接，第三高通級聯(lián)電容C7的另 一端分別與第二輸出端口 P3和第三零點電感L6的一端連接，第二輸出端口 P3輸出信 號，第三零點電感L6的另一端與第三零點電容C10的一端連接，第二輸出端口 P3輸 出信號；所述的第一低通接地電容C1另一端接第二屏蔽接地層SD2、第二低通接地電 容C2另一端接第三屏蔽接地層SD3、第三低通接地電容C4另一端接第三屏蔽接地層 SD3、第一零點電容C8另一端接第一屏蔽接地層SD1、第二零點電容C9另一端接第二 屏蔽接地層SD2和第三零點電容C10另一端接第一屏蔽接地層SD1。
本發(fā)明L波段微型雙工器，表面安裝的75歐姆阻抗輸入端口 Pl、表面安裝的75
6歐姆阻抗第一輸出端口 P2、表面安裝的75歐姆阻抗第二輸出端口 P3、低通輸入電感 Ll、低通級聯(lián)電感L2、低通輸出電感L3、第一高通零點電感L4、第二高通零點電感 L5、第三高通零點電感L6、第一低通接地電容Cl、第二低通接地電容C2、第三低通 接地電容C4、低通零點電容C3、第一高通級聯(lián)電容C5、第二高通級聯(lián)電容C6、第三 高通級聯(lián)電容C7、第一高通接地電容C8、第二高通接地電容C9、第三高通接地電容 CIO、第一屏蔽接地層SD1、第二屏蔽接地層SD2、第三屏蔽接地層SD3均采用多層低 溫共燒陶瓷工藝實現(xiàn)；其中所述低通輸入電感L1、低通級聯(lián)電感L2、低通輸出電感L3、 第一高通零點電感L4、第二高通零點電感L5、第三高通零點電感L6均采用六層耦合 的帶狀線實現(xiàn)；所述第一低通接地電容C1、第二低通接地電容C2、第三低通接地電容 C4、低通零點電容C3、第一高通級聯(lián)電容C5、第二高通級聯(lián)電容C6、第三高通級聯(lián) 電容C7、第一高通接地電容C8、第二高通接地電容C9、第三高通接地電容CIO、均采 用介質(zhì)平板電容實現(xiàn)。
本發(fā)明L波段微型雙工器，低通輸入電感Ll、低通級聯(lián)電感L2和低通輸出電感 L3采用多層耦合帶狀線以矩形方式繞制而成，層間通過圓形通孔相連，低通輸入電感 Ll、低通級聯(lián)電感L2、低通輸出電感L3依次直接相連，連接處通過圓形通孔穿過介質(zhì) 平板聯(lián)接，介質(zhì)平板與地一起構(gòu)成接地電容，即第一低通接地電容Cl、第二低通接地 電容C2、第三低通接地電容C4。
本發(fā)明L波段微型雙工器，第一高通零點電感L4、第二高通零點電感L5、第三高 通零點電感L6均采用多層耦合帶狀線以環(huán)形方式繞制而成，層間通過圓形通孔相連， 第一、第二和第三高通零點電感L4、 L5和L6的一端分別通過各自的圓形通孔與對應(yīng) 的串接的第一高通接地電容C8、第二高通接地電容C9和第三高通接地電容C10的一端 相連，第一高通接地電容C8、第二高通接地電容C9和第三高通接地電容C10的對應(yīng)的 另一端分別與對應(yīng)第一屏蔽接地層SD1、第二屏蔽接地層SD2、第一屏蔽接地層SD1 聯(lián)接，電容兩端之間為低溫共燒陶瓷介質(zhì)平板，這樣便構(gòu)成第一、第二和第三高通接地 電容，即第一高通零點接地電容C8、第二高通零點接地電容C9和第三高通零點接地電 容CIO。其中第一屏蔽接地層SD1、第二屏蔽接地層SD2和第三屏蔽接地層SD3均為 接地端GND。
本發(fā)明L波段微型雙工器，其工作原理簡述如下低通部分，輸入的寬頻微波信號
7經(jīng)過表面安裝的75歐姆阻抗輸入端口 Pl進(jìn)入低通輸入電感Ll，低通輸入電感Ll對高 頻部分的信號起抑制作用，所以一部分高頻信號通過與Ll另一端相連的第一低通接地 電容C1到地，從而實現(xiàn)了低通部分的第一級濾波，經(jīng)過一級濾波以后的微波信號，傳 輸?shù)降诙墳V波電路的低通級聯(lián)電感L2處，信號中的高頻部分，通過與低通級聯(lián)電感 L2相連的第二低通接地電容C2到地，實現(xiàn)第二級濾波，經(jīng)過第一、第二兩級濾波的信 號傳到第三級濾波電路和零點設(shè)置電路L3、 C3處，將零點設(shè)置電路的諧振頻率設(shè)置在 1.7GHz附近，微波信號中在這個頻率附近的信號由于遇到高阻抗，而出現(xiàn)很深的衰減， 使通帶的邊緣變得比較陡峭，同時經(jīng)過第一、第二兩級濾波后剩余的微波信號經(jīng)過第三 級濾波電路的低通輸出電感L3相連的第三接地電容C4再濾去一部分高頻信號，這部分 高頻信號通過第三接地電容C4到地，經(jīng)過第一、第二、第三級濾波和零點設(shè)置電路的 微波信號通過表面安裝的75歐姆阻抗第一輸出端口P2輸出。高通部分，輸入的寬頻微 波信號經(jīng)過表面安裝的75歐姆阻抗輸入端口 Pl進(jìn)入高通部分的第一高通級聯(lián)電容C5， C5抑制低頻信號通過，通過C5的信號其中部分低頻信號通過與C5相連的第一零點電 路L4、 C8、 SD1傳輸?shù)降?，?jīng)過第一級濾波的微波信號到達(dá)第二級濾波電路的第二高 通級聯(lián)電容C6進(jìn)行二次濾波，低頻信號從與C6相接的第二零點電路L5、 C9、 SD2傳 到地上，實現(xiàn)二次濾波，經(jīng)過第一、第二級濾波電路的微波信號，通過第三高通級聯(lián)電 容C7進(jìn)入第三級濾波電路，進(jìn)行三次濾波，低頻信號從與C7相接的第三零點電路L6、 CIO、 SD1傳到地上，所需的微波信號通過表面安裝的75歐姆阻抗第二輸出端P3輸出； 第一、第二、第三零點電路在低頻部分形成三個零點，通過三個零點分布位置的設(shè)置， 使低通的邊帶變得陡峭；L波段微型雙工器的高通和低通電路并聯(lián)相接，由于是互補結(jié) 構(gòu)低通和高通的頻帶間的隔離度很好，低通和高通頻帶內(nèi)的信號收發(fā)互不影響，實現(xiàn)了 微波信號的全雙工通信。
結(jié)合圖3、圖4和圖5，圖4為本實施例的實物尺寸示意圖，L波段微型雙工器的 體積為3.2mmX2.5mmX 1.55mm，重量約為0.1克；圖5為本實施例的主要性能測試結(jié) 果，低通頻帶內(nèi)(頻率1.08GHz處)典型插入損耗約為0.7dB，反射損耗約為12.99dB， 阻帶隔離(頻率1.67 1.94GHz)約為25 28dB;高通頻帶內(nèi)(頻率2.09GHz處)典型插入 損耗約為0.78dB，反射損耗優(yōu)于13dB，阻帶隔離(頻率0.75 1.38GHz)約為36 44dB。
權(quán)利要求
1、一種L波段微型雙工器，其特征在于包括表面安裝的75歐姆阻抗輸入端口[P1]、表面安裝的75歐姆阻抗第一輸出端口[P2]、表面安裝的75歐姆阻抗第二輸出端口[P3]、低通輸入電感[L1]、低通級聯(lián)電感[L2]、輸出電感[L3]、第一高通零點電感[L4]、第二高通零點電感[L5]、第三高通零點電感[L6]、第一低通接地電容[C1]、第二低通接地電容[C2]、第三低通接地電容[C4]、低通零點電容[C3]、第一高通級聯(lián)電容[C5]、第二高通級聯(lián)電容[C6]、第三高通級聯(lián)電容[C7]、第一高通接地電容[C8]、第二高通接地電容[C9]、第三高通接地電容[C10]、第一屏蔽接地層[SD1]、第二屏蔽接地層[SD2]、第三屏蔽接地層[SD3]；輸入端口[P1]一端接輸入信號分成兩路，一路順次連接輸入電感[L1]、低通級聯(lián)電感[L2]、輸出電感[L3]和第一輸出端口[P2]，輸入電感[L1]的一端與輸入端口[P1]連接，輸入電感[L1]另一端分別與低通級聯(lián)電感[L2]的一端和第一級低通接地電容[C1]的一端連接，級聯(lián)電感[L2]的另一端分別與輸出電感[L3]的一端、低通零點電容[C3]的一端和第二級低通接地電容[C2]的一端連接，輸出電感[L3]的另一端分別與第一輸出端口[P2]一端、第三級低通接地電容[C4]的一端和低通零點電容[C3]的另一端連接，第一輸出端口[P2]另一端輸出信號；另一路順次連接第一高通級聯(lián)電容[C5]、第二高通級聯(lián)電容[C6]、第三高通級聯(lián)電容[C7]和第二輸出端口[P3]，第一高通級聯(lián)電容[C5]的一端與輸入端口[P1]連接，第一高通級聯(lián)電容[C5]的另一端分別與第二高通級聯(lián)電容[C6]的一端和第一零點電感[L4]的一端連接，第一零點電感[L4]的另一端與第一零點電容[C8]的一端連接，第二高通級聯(lián)電容[C6]的另一端分別與第三高通級聯(lián)電容[C7]的一端和第二零點電感[L5]的一端連接，第二零點電感[L5]的另一端與第二零點電容[C9]的一端連接，第三高通級聯(lián)電容[C7]的另一端分別與第二輸出端口[P3]和第三零點電感[L6]的一端連接，第二輸出端口[P3]輸出信號，第三零點電感[L6]的另一端與第三零點電容[C10]的一端連接，第二輸出端口[P3]輸出信號；第一低通接地電容[C1]另一端接第二屏蔽接地層[SD2]、第二低通接地電容[C2]另一端接第三屏蔽接地層[SD3]、第三低通接地電容[C4]另一端接第三屏蔽接地層[SD3]、第一零點電容[C8]另一端接第一屏蔽接地層[SD1]、第二零點電容[C9]另一端接第二屏蔽接地層[SD2]和第三零點電容[C10]另一端接第一屏蔽接地層[SD1]。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的L波段微型雙工器，其特征在于表面安裝的75歐姆阻抗輸入端口[Pl]、表面安裝的75歐姆阻抗第一輸出端口[P2]、表面安裝的75歐姆阻抗 第二輸出端口[P3]、低通輸入電感[Ll]、低通級聯(lián)電感[L2、低通輸出電感[L3]、第一高 通零點電感[L4]、第二高通零點電感[L5]、第三高通零點電感[L6]、第一低通接地電容 [Cl]、第二低通接地電容[C2]、第三低通接地電容[C4]、低通零點電容[C3]、第一高通 級聯(lián)電容[C5]、第二高通級聯(lián)電容[C6]、第三高通級聯(lián)電容[C7]、第一高通接地電容[C8〗、 第二高通接地電容[C9]、第三高通接地電容[CIO]、第一屏蔽接地層[SDl]、第二屏蔽接 地層[SD2]、第三屏蔽接地層[SD3]均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現(xiàn)；其中所述低通輸 入電感[Ll]、低通級聯(lián)電感[L2]、低通輸出電感[L3]、第一高通零點電感[L4]、第二高通 零點電感[L5]、第三高通零點電感[L6]均采用六層耦合的帶狀線實現(xiàn)；第一低通接地電 容[Cl]、第二低通接地電容[C2]、第三低通接地電容[C4]、低通零點電容[C3]、第一高 通級聯(lián)電容[C5]、第二高通級聯(lián)電容[C6]、第三高通級聯(lián)電容[C7]、第一高通接地電容 [C8]、第二高通接地電容[C9]、第三高通接地電容[CIO]、均采用介質(zhì)平板電容實現(xiàn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的L波段微型雙工器，其特征在于低通輸入電感[Ll]、 低通級聯(lián)電感[L2]和低通輸出電感[L3]采用多層耦合帶狀線以矩形方式繞制而成，層間 通過圓形通孔相連，低通輸入電感[Ll]、低通級聯(lián)電感[L2]、低通輸出電感[L3]依次直 接相連，連接處通過圓形通孔穿過介質(zhì)平板聯(lián)接，介質(zhì)平板與地一起構(gòu)成接地電容，即 第一低通接地電容[Cl]、第二低通接地電容[C2]、第三低通接地電容[C4〗。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的L波段微型雙工器，其特征在于第一高通零點電 感[L4]、第二高通零點電感[L5]、第三高通零點電感[L6]均采用多層耦合帶狀線以環(huán)形 方式繞制而成，層間通過圓形通孔相連，第一高通零點[L4]、第二高通零點[L5]和第三 高通零點電感[L6]的一端分別通過各自的圓形通孔與對應(yīng)的串接的第一高通接地電容 [C8]、第二高通接地電容[C9]和第三高通接地電容[C10]的一端相連，第一高通接地電容 [C8]、第二高通接地電容[C9]和第三高通接地電容[C10]的對應(yīng)的另一端分別與對應(yīng)第一 屏蔽接地層[SDl]、第二屏蔽接地層[SD2]、第一屏蔽接地層[SD1]聯(lián)接，電容兩端之間 為低溫共燒陶瓷介質(zhì)平板，這樣便構(gòu)成第一高通零點接地電容[C8]、第二高通零點接地 電容[C9]和第三高通零點接地電容[C10〗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種L波段微型雙工器，包括輸入端口、輸出端口、低通輸入電感、低通級聯(lián)電感、輸出電感、高通零點電感、低通接地電容、低通零點電容、高通級聯(lián)電容、高通接地電容、屏蔽接地層；各元件均采用低溫共燒陶瓷工藝實現(xiàn)，采用三維立體集成、多層折疊結(jié)構(gòu)和空間耦合的帶狀線設(shè)計，外表面金屬屏蔽實現(xiàn)接地和封裝，本發(fā)明體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、相位頻率特性線性變化、溫度穩(wěn)定性好，適用于機載、彈載、宇宙飛船、單兵移動通信終端等無線通信終端中。
文檔編號H01P1/20GK101621146SQ20091018402
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者葉仲華, 周文衎, 姚友芳, 宋志東, 杰 張, 戴永勝, 李寶山, 飛 王, 王超宇, 符光強, 肖圣磊, 郭玉紅 申請人:南京理工大學(xué)