表面贴装混合耦合器的制作方法

本发明涉及一种微波/rf器件，尤其涉及一种表面贴装混合耦合器，属于微波通信设备
技术领域：
。
背景技术：
：目前，耦合器包含lange耦合器、分支线耦合器、定向耦合器、三通耦合器和其它的威尔金森耦合器。在许多应用中，期望耦合器对称地平衡的执行，以便对称耦合器在应用当中扩大兼容性。如上所述，当rf信号输入到对称耦合器的第一端口(输入端口)时，在第四端口(dc端口)有一个3db信号，在第六端口(耦合端口)有第二个3db信号，在第三个端口(隔离端口)没有明显的信号可用。在对称耦合器中，可将输入信号定向至第三端口(隔离端口)，使得在第四(输出端口)端口和第六(耦合端口)端口处可获得3db信号，在这种布置中，第一端口(输入端口)被用作隔离端口。耦合系数是定向耦合器的一个重要特性，其定义为耦合端口的输出功率与输入功率之比，称为分流比，由于混合耦合器在耦合端口和直流端口之间平均分配入射射频信号，r为1:1，因此其耦合系数为-3db。当耦合端口路径与直流端口路径之间存在90度相位差时，混合耦合器称为90度混合耦合器。90度混合耦合器广泛应用于低噪声放大器、功率放大器、衰减器和混频器等射频电路中。然而，其他耦合系数也被广泛使用，在不平等的分配情况下，使得r值大于1，通常为需要功率采样功能，例如：-5db、-6db、-10db、-20db和-30db是常用的耦合系数值(r为999:1)之间。如果耦合器设计为90度混合耦合器，耦合线的长度选择为耦合器工作频率处的四分之一波长(90°)。射频设计面临的主要挑战之一是在保持器件性能的同时减小器件的整体尺寸，此外还需要保持较低的热阻率。首先，在5g通信领域，较宽的频率范围内很难提供小尺寸的混合耦合器，并且还保持一个恒定的对称混合耦合值。其次，耦合器输入端口很难提供较低的或接近最小值1的电压驻波比(vswr)，vswr是传输线最大值到最小值的驻波比。众所周知，如：射频功放、低噪声放大器、传输线特性阻抗，在送信号到混合耦合器时，当没有反射波的情况下，那么vmax＝vmin或vswr为1，重点是要保持低电压驻波比让与设备不匹配的损失减到最少。此外，混合耦合器很难能够处理对称性，以及在宽带频率范围内难以提供良好的传输线特性阻抗。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种表面贴装混合耦合器，在更小型化的体积内实现强耦合和对称性，以及功率处理和较低的热阻率。本发明的目的通过以下技术方案来实现：表面贴装混合耦合器，特点是：金属化通孔一从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五至铜箔层五；金属化通孔二从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五至铜箔层五；金属化通孔三从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五至铜箔层五；金属化通孔四从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五、介质层六至铜箔层六；金属化通孔五从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五、介质层六至铜箔层六；金属化通孔六从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五、介质层六至铜箔层六；金属化通孔七从铜箔层一贯穿介质层二、介质层三、介质层四、介质层五、介质层六至铜箔层六；金属化通孔八从铜箔层四贯穿介质层五、介质层六至铜箔层六；金属化通孔九从铜箔层四贯穿介质层五、介质层六至铜箔层六；微带传输线一位于铜箔层五，一端连接金属化通孔二，另一端连接金属化通孔五；微带传输线二位于铜箔层五，一端连接金属化通孔一，另一端连接金属化通孔四；螺旋微带线一位于铜箔层二，一端连接金属化通孔六，另一端连接金属化通孔一；螺旋微带线二位于铜箔层三，一端连接金属化通孔七，另一端连接金属化通孔二；金属化接地层一位于铜箔层一，通过金属化通孔三连接金属化接地层二；金属化接地层二位于铜箔层四，边缘一侧通过金属化通孔八连接引脚端口二，边缘另一侧通过金属化通孔九连接引脚端口五；引脚端口一位于铜箔层六，与金属化通孔七相连接；引脚端口二位于铜箔层六，与金属化通孔八相连接；引脚端口三位于铜箔层六，与金属化通孔四相连接；引脚端口四位于铜箔层六，与金属化通孔五相连接；引脚端口五位于铜箔层六，与金属化通孔九相连接；引脚端口六位于铜箔层六，与金属化通孔六相连接。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，引脚端口三经过金属化通孔四与微带传输线二连接，微带传输线二位于铜箔层五，与微带传输线一同一层，呈中心对称的两路传输线。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，微带传输线二通过金属化通孔一连接螺旋微带线一，螺旋微带线一位于铜箔层二，与螺旋微带线二垂直并列布置，呈中心镜像的两条螺旋微带耦合线，螺旋微带线一的输出端通过金属化通孔六连接引脚端口六。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，介质层三的厚度为45um～60um。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，螺旋微带线一和螺旋微带线二的线宽为90um～110um，线距38um～50um，线长度小于13mm。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，金属化接地层一和金属化接地层二呈椭圆形或o型，中间镂空，线宽170um～200um。进一步地，上述的表面贴装混合耦合器，其中，微带传输线一和微带传输线二呈对称布置。本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：①本发明对称混合耦合器是一六端口无源器件，第一端口(输入端口)连接到螺旋微带传输线，通过金属化通孔连接到第四端口输出；同时，与第一端口连接的螺旋微带传输线并行的另外一条螺旋微带传输线通过金属化通孔连接到第六端口(输出端口)，第三端口为隔离端口，第二端口和第五端口为接地；②混合耦合器分流比r具有从1:1到1:999之间的任何值，用于射频功放、低噪声放大器、衰减器、混频器等电路中，以及wi-fi、bluetooth等低能耗前端提供支持应用；适合射频放大器模组、低噪声放大器模组、以及手机平板等移动设备的信号组合或分支的应用；③一个极小体积的产品下在一个超宽的频率范围内保持在最低限度的回波损耗，并在相同的宽带频率范围内的耦合值保持不变；④本发明尺寸最小化的对称混合耦合器，宽带频率范围内工作，易于大批量生产，在极小的体积内实现强耦合和对称性；采用新型长方体0805(eia)规格体积的结构，具有非常低的耗散损失和超宽带频率范围应用。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1：本发明混合耦合器的结构示意图；图2：本发明混合耦合器的铜箔层一(l1)的平面示意图；图3：本发明混合耦合器的铜箔层二(l2)的平面示意图；图4：本发明混合耦合器的铜箔层三(l3)的平面示意图；图5：本发明混合耦合器的铜箔层四(l4)的平面示意图；图6：本发明混合耦合器的铜箔层五(l5)的平面示意图；图7：本发明混合耦合器的铜箔层六(l6)的平面示意图；图8：本发明混合耦合器的叠层结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1～8所示，表面贴装混合耦合器，包括介质层、铜箔层、金属化通孔、丝印层，各层介质基板之间通过粘合薄膜粘合在一起；金属化通孔一7从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5至铜箔层五l5；金属化通孔二8从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5至铜箔层五l5；金属化通孔三15从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5至铜箔层五l5；金属化通孔四9从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；金属化通孔五10从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；金属化通孔六11从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；金属化通孔七12从铜箔层一l1贯穿介质层二d2、介质层三d3、介质层四d4、介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；金属化通孔八13从铜箔层四l4贯穿介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；金属化通孔九14从铜箔层四l4贯穿介质层五d5、介质层六d6至铜箔层六l6；微带传输线一20位于铜箔层五l5，一端连接金属化通孔二8，另一端连接金属化通孔五10；微带传输线二21位于铜箔层五l5，一端连接金属化通孔一7，另一端连接金属化通孔四9；螺旋微带线一17位于铜箔层二l2，一端连接金属化通孔六11，另一端连接金属化通孔一7；螺旋微带线二18位于铜箔层三l3，一端连接金属化通孔七12，另一端连接金属化通孔二8；金属化接地层一16位于铜箔层一l1，通过金属化通孔三15连接金属化接地层二19；金属化接地层二19位于铜箔层四l4，边缘一侧通过金属化通孔八13连接引脚端口二2，边缘另一侧通过金属化通孔九14连接引脚端口五5；引脚端口一1位于铜箔层六l6，与金属化通孔七12相连接；引脚端口二2位于铜箔层六l6，与金属化通孔八13相连接；引脚端口三3位于铜箔层六l6，与金属化通孔四9相连接；引脚端口四4位于铜箔层六l6，与金属化通孔五10相连接；引脚端口五5位于铜箔层六l6，与金属化通孔九14相连接；引脚端口六6位于铜箔层六l6，与金属化通孔六11相连接。主耦合线路导体为螺旋微带线二18，位于铜箔层三l3。输入引脚端口一1经过金属化通孔七12连接螺旋微带线二18输入端，螺旋微带线二18输出端经过金属化通孔二8连接微带传输线一20，微带传输线一20位于铜箔层五l5，再通过金属化通孔10连接金属化通孔五10(dc端口)；采用螺旋微带交叉耦合，引脚端口三3(隔离端口)经过金属化通孔四9与微带传输线二21连接，微带传输线二21位于铜箔层五l5，与微带传输线一20同一层，呈现中心对称的两路传输线。微带传输线二21通过金属化通孔一7连接次耦合线导体即螺旋微带线一17，螺旋微带线一17位于铜箔层二l2，与主耦合线导体即螺旋微带线二18垂直并列布置，是呈现中心镜像的两条螺旋微带耦合线，次耦合线导体的输出端通过金属化通孔六11连接引脚端口六6(耦合端口)。铜箔层六l6位于铜箔层一l1，通过金属化通孔三15连接到位于铜箔层四l4的金属化接地层二19，金属化接地层二19一侧再通过金属化通孔八13连接引脚端口二2接地，另一侧通过金属化通孔九14连接引脚端口五5接地。螺旋微带线二18与螺旋微带线一17垂直并列布置。螺旋微带线一17和螺旋微带线二18构成交叉耦合。预定的耦合值同时取决于介质层三d3的厚度，介质层三d3的厚度为45um～60um。螺旋微带线的线宽小于或等于120um。螺旋微带线的线宽在90um～110um之间的范围内，线距在38um～50um之间，螺旋微带线的线长度小于13mm。根据所使用的介质材料，线宽、线距和线长度可能不同于这些值。可以增加微带线宽边耦合，以增加设备的尺寸，同时保持或增加设备的功率处理能力。金属化接地层一16和金属化接地层二19呈椭圆形或o型，中间镂空，线宽170um～200um。微带传输线一20和微带传输线二21的布局具有对称性，同时可以保证混合耦合器的对称性。金属化接地层一16与金属化接地层二19覆盖螺旋微带线一17和螺旋微带线二18最边缘一圈区域线段。表面贴装混合耦合器，长度约为0.08inch，宽度约为0.05inch，高度约为0.02inch。介质层材料的介电常数(er10.2)等于10.2，可以采用商用rogersro3010，或者sytechsg3102(ptfe-陶瓷填料-玻纤布)板。表面贴装混合耦合器的端口配置说明如下：引脚端口123456配置1输入接地隔离直流接地耦合配置2隔离接地输入耦合接地直流配置3直流接地耦合输入接地隔离配置4耦合接地直流隔离接地输入综上所述，本发明对称混合耦合器是一六端口无源器件，第一端口(输入端口)连接到螺旋微带传输线，通过金属化通孔连接到第四端口输出；同时，与第一端口连接的螺旋微带传输线并行的另外一条螺旋微带传输线通过金属化通孔连接到第六端口(输出端口)，第三端口为隔离端口，第二端口和第五端口为接地。混合耦合器分流比r具有从1:1到1:999之间的任何值。用于射频功放、低噪声放大器、衰减器、混频器等电路中，以及wi-fi、bluetooth等低能耗前端提供支持应用；适用于射频放大器模组、低噪声放大器模组、以及手机平板等移动设备的信号组合或分支的应用。对称混合耦合器采用新型长方体0805(eia)规格体积的结构，具有非常低的耗散损失和超宽带频率范围应用。一个极小体积的产品下在一个超宽的频率范围内保持在最低限度的回波损耗，并在相同的宽带频率范围内的耦合值保持不变。本发明尺寸最小化的对称混合耦合器，宽带频率范围内工作，易于大批量生产，在极小的体积内实现强耦合和对称性。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。当前第1页12