专利名称：用于gsm/dcs的微型低温共烧陶瓷双工器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种无线通讯技术领域的装置，具体是一种用于GSM/DCS的 微型低温共烧陶瓷双工器。
背景技术：
随着移动通信系统的不断发展和日益完善，对移动通信设备的要求也越来越 高，不断的推动着移动电话系统向小型化、多模化，即能同时兼容GSM900、 DCS1800、 PCS、 IS-95以及3G系统，以及高性能化方向发展，从而推动着双工 器向低成本、小型化、高频段的方向发展。
在移动通信系统中，无线信号的接收和发送都需要通过天线。如果给收信机 和发信机各配给一个天线，不但增加了成本、体积，而且天线传递信号之间还会 相互干扰。所以希望收发公用一副天线，这就需要用到双工技术。简单的说，双 工器就是解决收发共用一副天线而又使其不相互影响的问题而设计的微波器件， 它已成为通信系统中的重要构件之一。双工器具有三个端口，其作用是将工作于 不同频段的信号分离开来，并将信号送入相应的连接端口中。而低温共烧陶瓷 (LTCC)技术可将电阻、电感、电容埋在LTCC中，形成三维结构的双工器。这 样可以大幅度縮小模块的体积，同时这种材料具有高可靠性，也就带来了设计上 的灵活性。
经对现有技术的文献检索发现，专利文献号CN1661912A提出了一种能够抑 制分别沿高通滤波部分侧及低通滤波部分侧传送的多个频带信号损失的双工器 集总原型，从其集总原型可以看出，专利中引入了四个谐振器和两个电容电感， 这样造成了元件过多，这也就造成了在转换成实际可生产加工模型时，元件之间 干扰过大，从而严重影响双工器的性能，同时这样过多的元件也不利于双工器的 小型化，而且从随后给出的仿真结果可以看出，虽然双工器可以达到高隔离的要 求，但是插入损耗相对比较大，这就造成这种集总原型在实际中无法真正得到广 泛的应用，只能提供一种理论上的参考。
此外，美国专利文献号US2003/0058063A1和专利文献号US2006/0006960A1均涉及使用许多接地板以分隔电路元件，虽然这样做有效的阻隔了电路元件之间 的互耦以及寄生效应，但是另一方面也加大了电路板面积，对于小型化器件来说 无法实施上述技术。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于GSM/DCS的微型低温共 烧陶瓷双工器，采用的谐振器结构可以在相对应的滤波器通带内产生传输零点， 从而可以保证两个通带内信号互不影响，而其传输零点的引入减少了元件，改善 了性能，简化了设计；传输系数最大点的引入改善了高通滤波部分的通带特性； 双工器采用LTCC技术实现，从而使双工器的结构更加紧凑，也易于与其射频前 端模块相集成。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括高通滤波部分和低通滤波 部分，其中高通滤波部分与低通滤波部分的输入端并联作为公共天线端口，高
通滤波部分的输出端作为高频输出端口，低通滤波部分的输出端作为低频输出端 □。
所述的高通滤波部分包括第一串联谐振器、第一电容元件和第二电容元件， 其中第一电容元件和第二电容元件串联于公共天线端口和高频输出端口之间， 第一串联谐振器的一端与第二电容元件并联，第一串联谐振器的另一端接地。
所述的低通滤波部分包括并联谐振器和第二串联谐振器，其中并联谐振 器的两端分别连接公共天线端口和低频输出端口，第二串联谐振器的一端连接低 频输出端口，另一端接地。
所述的第一电容元件和第二电容元件为平行板式交指电容。 所述的第一串联谐振器、并联谐振器和第二串联谐振器中的电感元件为螺旋 式电感。
所述的高通滤波部分和低通滤波部分中的第一串联谐振器、第一电容元件、 第二电容元件、并联谐振器和第二串联谐振器的水平配置平面与接地平面相平 行。
所述的第一串联谐振器、第一电容元件以及第二电容元件与并联谐振器和第 二串联谐振器相互平行排列，并由金属化过孔进行相互连接。
本发明通过以下方式进行工作双工器的公共天线端口、高频输出端口和低 频输出端口分别与天线及射频处理电路相连接，天线所接受的混合信号经过公共天线端口输入至双工器中，低通滤波部分将过滤掉高于其截止频率的高频部分， 并在插入损耗相应图中形成传输零点，以抑制高频信号；同样，高通滤波部分中 也会过滤掉低于其截止频率的低频成分，高通滤波部分除了在低通滤波部分通带 内形成传输零点以抑制低频成份以外，还将在高通滤波部分通带内形成传输系数 最大点，以改善高通滤波部分的传输性能。
本发明与现有技术相比引入了传输零点和传输极大点，用较少的元件实现了 较好的双工器性能；同时采用多层LTCC技术，使双工器可以在三维空间内灵活 配置，从而使结构更加紧凑，达到实现小型化的目的；本发明的配置可在电路运 作中大幅降低寄生电容效应，并且使寄生电容部分加诸于所配置电容器中，加入
寄生电容部分的电容器的量值仍等于原始所设计的量值。
图l是本发明原理图。
图2是本发明结构示意图。
图3是低通滤波部分结构示意图。
图4是低通滤波部分并联分支的电容元件示意图
图5是低通滤波部分并联分支的电感元件示意图
图6是低通滤波部分串联分支的电感元件示意图
图7是低通滤波部分串联分支的电容元件示意图。
图8是高通滤波部分结构示意图。
图9是高通滤波部分串联分支的电感元件示意图
图io是高通滤波部分串联分支的电容元件示意图
图11是高通滤波部分对称连接的电容元件示意图。 图12是典型频率响应示意其中图12a为低通滤波部分频率响应示意图；图12b为高通滤波部分频率 响应示意图。
图13是实施例传输特性曲线实测结果比较示意图。 图14是实施例隔离特性曲线实测结果比较示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实例包括包括低通滤波部分9和高通滤波部分10，其 中高通滤波部分10与低通滤波部分9的输入端并联作为公共天线端口 1，高 通滤波部分10的输出端作为高频输出端口 2，低通滤波部分9的输出端作为低 频输出端口 3;
所述的高通滤波部分10包括第一串联谐振器4、第一电容元件5和第二 电容元件6，其中第一电容元件5和第二电容元件6串联于公共天线端口 l和
高频输出端口2之间，第一串联谐振器4的一端与第二电容元件6并联，第一串 联谐振器1的另一端接地；
所述的低通滤波部分9包括并联谐振器7和第二串联谐振器8，其中并 联谐振器7的两端分别连接公共天线端口 1和低频输出端口 3，第二串联谐振器 8的一端连接低频输出端口 3，第二串联谐振器8的另一端接地；
所述的第一电容元件5和第二电容元件6为平行板式交指电容，所述的第 一串联谐振器4、第二串联谐振器7和并联谐振器8中的电感元件为螺旋式电感。
如图2和图3所示，所述的第一串联谐振器4、第一电容元件5、第二电容 元件6、并联谐振器7和第二串联谐振器8的水平配置平面与接地平面相平行。
所述的第一串联谐振器4、第一电容元件5、第二电容元件6、并联谐振器 7和第二串联谐振器8均采用微型低温共烧陶瓷材料制成，该微型低温共烧陶瓷 的相对介电常数为5.9，共七层介质，每层介质厚度为0.096mm，电介质损耗正 切角为0. 0015，集总元件中的金属材料采用银，每层金属材料厚度为0. Olmm;
所述的第一串联谐振器4、第二串联谐振器7和并联谐振器8中的螺旋式电 感的线宽为0. 15mm。
所述的第一串联谐振器4、第一电容元件5以及第二电容元件6与并联谐振 器7和第二串联谐振器8相互平行排列，并由金属化过孔ll进行相互连接，该 金属化过孔11的直径为0. 185mm。
如图3至图7所示，所述的低通滤波部分9引出的低通输出端口 3的引线 长度12为0. 673mm，宽度为0. 235mm;
所述的金属化过孔11的外沿设有方形焊盘12，该方形焊盘13的宽度为 0.235mm。
所述的并联谐振器7的电感元件7b采用五层顺时针式螺旋电感，所述的电容元件7a采用0. 56mm*0. 6mra的双层面板结构，电感元件8a采用三层逆时针式 螺旋电感，电容元件8b采用1. 145mra*l. 4mm的三层交指面板电容；
如图8至图11所示，所述的高通滤波部分10引出的高通输出端口 2的引 线长度14为0. 466mm，第一串联谐振器4中的电感元件4a采用两层顺时针式螺 旋电感，电容4b采用1. 65mm*l. 52mm的五层交指面板电容，第一电容元件5和 第二电容元件6采用1. 35mm*0. 89mm的六层交指面板电容。
如图12所示，为本实施例中集总原型的低通滤波部分与高通滤波部分的典 型频率响应图，由图中可以看到传输零点与传输极点对传输性能的改善。
如图13所示，为本实施例的插入损耗进行比较的结果，从中可以看出，两 个结果吻合的相当好。
如图14所示，为本实施例的隔离特性进行比较的结果，从中可以看出，两 个结果亦吻合的相当好。
根据测试结果可以看出，本实例的双工器不仅做到了小型化，具有较好的传 输特性和隔离特性，而其容易集成到其它射频前端电路中。此外该双工器结构比 较简单，所以加工比较容易，成本较低。
权利要求
1、一种用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器，包括高通滤波部分和低通滤波部分，其中高通滤波部分与低通滤波部分的输入端并联作为公共天线端口，高通滤波部分的输出端作为高频输出端口，低通滤波部分的输出端作为低频输出端口，其特征在于所述的高通滤波部分包括第一串联谐振器、第一电容元件和第二电容元件，其中第一电容元件和第二电容元件串联于公共天线端口和高频输出端口之间，第一串联谐振器的一端与第二电容元件并联，第一串联谐振器的另一端接地；所述的低通滤波部分包括并联谐振器和第二串联谐振器，其中并联谐振器的两端分别连接公共天线端口和低频输出端口，第二串联谐振器的一端连接低频输出端口，另一端接地；所述的第一电容元件和第二电容元件为平行板式交指电容，所述的第一串联谐振器、并联谐振器和第二串联谐振器中的电感元件为螺旋式电感。
2、 根据权利要求1所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器，其特 征是，所述的第一串联谐振器、第一电容元件以及第二电容元件与并联谐振器和 第二串联谐振器相互平行排列，并由金属化过孔进行相互连接。
3、 根据权利要求1所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器，其特 征是，所述的高通滤波部分和低通滤波部分中的第一串联谐振器、第一电容元件、 第二电容元件、并联谐振器和第二串联谐振器的水平配置平面与接地平面相平 行。
4、 根据权利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工 器，其特征是，所述的第一串联谐振器、第一电容元件、第二电容元件、并联谐 振器和第二串联谐振器采用微型低温共烧陶瓷材料制成，该微型低温共烧陶瓷共 七层介质，每层介质厚度为0. 096mm，电介质损耗正切角为0. 0015。
5、 根据权利要求2所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器，其特 征是，所述的金属化过孔的直径为0. 185mm。
6、 根据权利要求2或5所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器， 其特征是，所述的金属化过孔的外沿设有方形焊盘，该方形焊盘的宽度为(0. 235謹。
7、 根据权利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工 器，其特征是，所述的并联谐振器中的电感元件为五层顺时针式螺旋电感，电容 元件为双层面板结构。
8、 根据权利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工 器，其特征是，所述的第二串联谐振器中的电感元件为三层逆时针式螺旋电感， 第二串联谐振器中的电容元件为三层交指面板电容。
9、 根据权利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工 器，其特征是，所述的第一串联谐振器中的电感元件为两层顺时针式螺旋电感， 第一串联谐振器中的电容元件为五层交指面板电容。
10、 根据权利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双 工器，其特征是，所述的第一电容元件和第二电容元件为六层交指面板电容。
全文摘要
一种无线通讯元件技术领域的用于GSM/DCS的微型低温共烧陶瓷双工器，包括高通滤波部分和低通滤波部分，其中高通滤波部分与低通滤波部分的输入端并联作为公共天线端口，高通滤波部分的输出端作为高频输出端口，低通滤波部分的输出端作为低频输出端口；本发明通过采用多层微型低温共烧陶瓷技术，使双工器可以在三维空间内灵活配置，从而使结构更加紧凑，达到实现小型化的目的；本发明的配置可在电路运作中大幅降低寄生电容效应，并且使寄生电容部分加诸于所配置电容器中，加入寄生电容部分的电容器的量值仍等于原始所设计的量值。
文档编号H03H7/00GK101662266SQ20091005490
公开日2010年3月3日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者孙维婷, 彭宏利, 毛军发 申请人:上海交通大学