[發明專利]一種LTCC疊層微帶鐵氧體環行器

無效

• 申請號: 201210009621.7
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102544663A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 彭龍;朱興華
• 申請（專利權）人: 彭龍
• 主分類號: H01P1/387
• 分類號: H01P1/387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微波技術領域，涉及一種LTCC疊層微帶鐵氧體環行器。

背景技術

鐵氧體環行器是一種多端口的微波無源器件，電磁波在其內按照一定的環行方向傳輸，反方向則隔離，廣泛應用于雷達、電子對抗、遙測遙控、微波測量和微波通信等領域。隨著微波系統向小型化和高集成度方向發展，微帶鐵氧體環行器由于具有小型化、輕量化、生產成本低、生產周期短、可靠性高及性能好等優點成為當前微波環行器的研究熱點。目前，微帶鐵氧體環行器主要為嵌入式結構和全磁基片式結構。嵌入式微帶鐵氧體環行器采用陶瓷類電介質材料作為基片，在基片中開設圓孔，并在該孔內嵌入與孔徑和厚度相同的微波鐵氧體基片；環行器的中心結位于鐵氧體基片上，而與之耦合和匹配的微帶線則主要位于陶瓷基片上。這類環行器具有明顯的結構缺點，難以與其它微波器件進行集成。在全磁基片式結構當中，環行器的中心結和微帶線都位于同一微波鐵氧體基片上，在阻抗匹配的設計上缺乏靈活性。

近年來，LTCC技術的迅速發展為開發新型微波無源器件提供了強大動力。LTCC是一種先進的多層陶瓷技術，能夠實現高密度多層布線和無源元件的基片集成，在設計上具有很大的靈活性。采用LTCC技術有望突破現有微帶鐵氧體環行器的結構缺點和設計缺點，獲得具有三維結構的疊層式微帶鐵氧體環行器，實現環行器與LTCC技術和組件的兼容，為基于LTCC技術的高頻化系統級封裝（SIP）提供良好基礎。

發明內容

本發明的目的是在確保微帶鐵氧體環行器的性能和可靠性的基礎上，提供一種基于LTCC技術的疊層微帶鐵氧體環行器，突破現有微帶鐵氧體環行器的結構缺點和設計缺點，實現與LTCC技術和組件的兼容。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種LTCC疊層微帶鐵氧體環行器，如圖1至圖4所示，包括金屬接地層1、LTCC鐵氧體層2、第一LTCC陶瓷介質層3、第二LTCC陶瓷介質層4、中心結5、第一微帶電路6、金屬填孔7、第二微帶電路8。第一微帶電路6包括三個互成120°夾角的矩形微帶分支，與圓形中心結5都位于LTCC鐵氧體層2的上表面，并形成連接。第二微帶電路8包括三個矩形微帶分支，分布于第一LTCC陶瓷介質層3的上表面。金屬填孔7穿過第一LTCC陶瓷介質層3將位于不同基片材料上的第一微帶電路(6)和第二微帶電路(8)連接起來，形成三維的疊層結構。第二微帶電路8的三個矩形微帶分支可以分別與三個外接端口連接進行饋電。

上述方案中，所述金屬接地層1、中心結5、第一微帶電路6、金屬填孔7及第二微帶電路8采用金（Au）、銀（Ag）或銀鈀（AgPd）合金等具有高電導率的金屬材料，各部分的尺寸由該環行器的性能及尺寸要求決定。

上述方案中，所述LTCC鐵氧體層2采用自偏置微波鐵氧體材料；第一LTCC陶瓷介質層3和第二LTCC陶瓷介質層4采用三氧化二鋁陶瓷材料，其相對介電常數范圍在2～20之間。

上述方案中，所述LTCC鐵氧體層2和第一LTCC陶瓷介質層3的性能由環行器的性能及尺寸要求決定。

本發明與現有微帶鐵氧體環行器相比，采用了LTCC鐵氧體和LTCC陶瓷作為基片材料，與現有LTCC工藝技術兼容；改變LTCC鐵氧體和LTCC陶瓷材料的電磁性能以及微帶尺寸可以方便地對器件特性進行調節；由于采用了三維結構設計，微帶電路分布在不同類型的基片材料上，在設計上具有更大的靈活性；適合與其它LTCC微波器件進行一體化集成，有助于LTCC組件和模塊的開發。

附圖說明

圖1是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的結構示意圖。

圖2是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的前視圖。

圖3是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的左視圖。

圖4是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的俯視圖。

圖5是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的幅頻特性仿真結果。

圖6是本發明所述LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的駐波比與工作頻率之間的關系。

具體實施方式

下面結合附圖和一種實施方式，對本發明作進一步的詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式僅限于此。

如圖5和圖6所示，本發明的實施方式提供LTCC疊層微帶鐵氧體環行器的工作中心頻率為3.0GHz，帶寬達到200MHz以上，中心頻率處的反射和隔離度優于35dB，插入損耗低于0.5dB，駐波比小于1.1。該環行器采用目前已成熟的LTCC工藝技術進行制作。