[發(fā)明專利]集成垂直過渡功分器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010355527.1
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111540997B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜明;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發(fā)明公開的一種集成垂直隔離過渡功分器，旨在提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、隔離高，損耗低的垂直過渡與功率分配合二為一的功率分配器。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：刻蝕在內(nèi)層地（6）、上表面地（7）之間的兩路高阻匹配帶狀線（10）分別通過兩兩隔離，沿中心對稱的兩路“幾”字形彎曲的隔離帶狀線（13）過渡連接兩路低阻匹配帶狀線（11），兩路低阻匹配帶狀線分別通過兩路分支口帶狀線（12）背向級聯(lián)輸入端和輸出端的支路端口，隔離帶狀線的四路耦合帶狀線分別將背向的兩隔離電阻（14）級聯(lián)。通過阻抗變換來實現(xiàn)多層介質(zhì)板（1）層間結(jié)構(gòu)的平滑過渡以及功率高效的分配或合成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將垂直過渡與功率分配(或合成)合二為一且?guī)в懈綦x的集成垂直過渡功分器。

技術(shù)背景

隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，對微波、毫米波組件的小型化、智能化、多功能化、高集成度的需求越來越高，傳統(tǒng)的二維集成電路已經(jīng)無法滿足此需求，三維集成電路應(yīng)運而生。三維集成電路常常在堆疊的不同平面上進行電路布局，而后將不同平面的電路進行垂直互聯(lián)。因此，垂直互聯(lián)是三維集成的一項重要技術(shù)，其性能直接影響組件整體性能。與此同時，在許多微波、毫米波系統(tǒng)中需要將功率按一定比例進行分配或合成，因此功分器也有著廣泛的應(yīng)用，其性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)功率分配(或合成)的效率。

功率分配器也稱為功分器，是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。功率分配器按結(jié)構(gòu)分為微帶功率分配器及腔體功率分配器；根據(jù)能量的分配分為等分功率分配器及不等分功率分配器。根據(jù)電路形式可分為微帶線、帶狀線、同軸腔功率分配器。微帶線、帶狀線的功分器設(shè)計原理是相同的,只是帶狀線的采用的是對稱性空氣填充或介質(zhì)板填充,而微帶線的主要采用的是非對稱性部分介質(zhì)填充和部分空氣填充。同軸腔功分器優(yōu)點是承受功率大,插損小,缺點是輸出端駐波比大,而且輸出端口間無任何隔離。微帶線、帶狀線功分器優(yōu)點是價格便宜,輸出端口間有很好的隔離,缺點是插損大,承受功率小。微帶線、帶狀線和同軸腔的實現(xiàn)形式也有所不同:同軸腔功分器是在要求設(shè)計的帶寬下先對輸入端進行匹配,到輸出端進行分路；而微帶功分器先進行分路,然后對輸入端和輸出端進行匹配。功率分配器的設(shè)計結(jié)構(gòu)與工作頻率密切相關(guān)，頻率范圍這是各種射頻/微波電路的工作前提，。必須首先明確分配器的工作頻率，才能進行下面的設(shè)計。一般地,傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線。一個功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。功分器的主要技術(shù)參數(shù)有功率損耗(包括插入損耗、分配損耗和反射損耗)、各端口的電壓駐波比，功率分配端口間的隔離度、功率容量和頻帶寬度等。功分器的技術(shù)指標包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗、支路端口間的隔離度、每個端口的電壓駐波比等。支路端口間的隔離度是功分器的另一個重要指標。如果從每個支路端口輸入功率只能從主路端口輸出,而不應(yīng)該從其他支路輸出,這就要求支路之間有足夠的隔離度。如果一個功分器各輸出路之間沒有隔離,信號就會相互干擾,無法實現(xiàn)功分。承受功率在大功分器/合成器中，電路元件所能承受的最大功率是核心指標，它決定了采用什么形式的傳輸線才能實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)。一般地，傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線，要根據(jù)設(shè)計任務(wù)來選擇用何種線。技術(shù)指標分配損耗信號功率經(jīng)過理想功率分配后和原輸入信號相比所減小的量。如果從每個支路端口輸入功率只能從主路端口輸出，而不應(yīng)該從其他支路輸出，這就要求支路之間有足夠的隔離度。技術(shù)指標輸入/輸出駐波比指的是輸入/輸出端口的匹配情況，由于腔體功分器的輸出端口不是50歐姆，所有對于腔體功分器沒有輸出端口的駐波要求，輸入端口要求則一般為：1.3～1.4；微帶功分器則每個端口都有要求，一般范圍為輸入：1.2～1.3輸出：1.3～1.4。

目前，許多三維集成微波、毫米波系統(tǒng)中同時需要垂直互聯(lián)以及功率分配與合成。傳統(tǒng)地，采用分離式的架構(gòu)，即先單獨進行垂直互聯(lián)，而后進行平面功率分配與合成，會存在以下兩點問題：

1，占用面積較大；單獨進行垂直互聯(lián)、功率分配需要給垂直互聯(lián)、功率分配單獨分配電路空間，且此二者要有一定安全間距，因此其占用面積較大；