本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器。
背景技术：
耦合器是从无线信号主干通道中提取出一小部分信号的射频器件，分支线耦合器，或正交混合耦合器，是微波电路中使用的一种基本元件，如平衡放大器、平衡混合器、移相器和阵列天线的波束形成网络，是最大的组件之一，然而，一般耦合器中的电容的电容值和电感的电感值都比较小，最大容量和电感分别不超过5pf和10nh；而在几十兆赫兹的情况下，只有通过使用垂直叉指电容(verticalinterdigitalcapacitance，vic)和三维多层螺旋电感器才能实现，但一般的垂直叉指电容和三维多层螺旋电感器的性能达不到要求，无法满足预设要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器，具体技术方案如下：
一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器，所述耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，所述拓扑结构设置有端口1、端口2、端口3和端口4四个端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容与所述八边形三维螺旋电感之间通过微带线连接；
其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容包括电容c1、电容c2、电容c3和电容c4，所述八边形三维螺旋电感包括电感l1、电感l2和电感l3，所述电感l2一端分别与所述电容c1和电容c3的一端连接，所述电容c1的另一端连接端口1，所述电容c3的另一端链接端口3，另一端分别与所述电容c2和电容c4的一端连接，所述电容c2的另一端连接端口2，所述电容c4的另一端连接端口4；所述电感l1设置在所述端口1和端口2之间，所述电感l3设置在所述端口3和端口4之间。
本发明的进一步改进，所述耦合器采用偶数层结构组成。
本发明的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，每一层上设置有一叉指，每一个所述叉指上开设有一垂直过孔，其中，所述杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置，所述杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的所述垂直过孔轴心共轴设置。
本发明的进一步改进，所述杂散抑制型垂直叉指电容的偶数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，所述杂散抑制型垂直叉指电容的奇数层通过所述垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口。
本发明的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，且所述八边形三维螺旋电感具有10层结构。
本发明的进一步改进，所述八边形三维螺旋电感的各边长为1mm。
本发明的进一步改进，所述耦合器适用的中心频率为60mhz。
本发明中，所述ltcc正交型耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成，其中，拓扑结构中设置有杂散抑制型垂直叉指电容四个和八边形三维螺旋电感三个，杂散抑制型垂直叉指电容可有效减少通电和阻带数量，减少电容杂散的现象，从而达到提高整个耦合器有效电容值的效果；八边形三维螺旋电感由于绕制的变数扩大，从而使得耦合器的中电感的电感值和q值；与现有技术相比，本发明的优点为：1、具有尺寸小，成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等特性；2、在需要达到相同效果的前提下，本发明提供的八边形三维螺旋电感在提高了电感值的情况下，实现了电感的小型化，即耦合器的小型化；3、提升了整个耦合器的电容值，可有效减少阻带的数量，并抑制杂散现象发生。
附图说明
图1为本发明ltcc耦合器的结构组成示意图；
图2为本发明耦合器采用的拓扑结构的结构示意图；
图3为本发明中八边形三维螺旋电感的结构示意图；
图4为本发明中八边形三维螺旋电感的电感值和q值仿真结果示意；
图5为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的结构示意图；
图6为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的电容值和q值仿真结果示意；
图7为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图；
图8为本发明中杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真s参数图；
图9为本发明所述耦合器的仿真s参数图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
结合图1和图2，在本发明实施例中，提供了一种具有高性能电容、电感的ltcc正交型耦合器，所述耦合器总共有偶数层结构，采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感构成，杂散抑制型垂直叉指电容与八边形三维螺旋电感在耦合器的顶端通过微带线连接，同时，拓扑结构中还设置有四个端口：端口1、端口2、端口3和端口4；其中，杂散抑制型垂直叉指电容包括电容c1、电容c2、电容c3和电容c4，八边形三维螺旋电感包括电感l1、电感l2和电感l3；在拓扑结构中，电感l2一端分别与电容c1和电容c3的一端连接，电容c1的另一端连接端口1，电容c3的另一端链接端口3，另一端分别与电容c2和电容c4的一端连接，电容c2的另一端连接端口2，电容c4的另一端连接端口4；电感l1设置在端口1和端口2之间，电感l3设置在端口3和端口4之间。
优选的，在本实施例中，耦合器由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成的10层电路，其中杂散抑制型垂直叉指电容具有8层结构，八边形三维螺旋电感具有10层结构，两者之间电信连接。
在本发明实施例中，耦合器适用的中心频率为60mhz。
参阅图3，在本发明实施例中，八边形三维螺旋电感由9.5圈0.2mm宽的电感构建，具体的，八边形为每一条边长度相等，各边长均为1mm，结合图4，为八边形三维螺旋电感的电感值、q值仿真结果示意图，由此可知，经过将传统的三维螺旋电感经过优化形成八边形三维螺旋电感，一方面提升了电感的电感值和q值后，另一方面电感的电感值和q值仍符合要求，达到提升电感性能的效果。
参阅图5，在本发明实施例中，杂散抑制型垂直叉指电容每一层上设置有一叉指，每一个叉指上开设有一垂直过孔，其中，杂散抑制型垂直叉指电容偶数层上的垂直过孔轴心共轴设置，杂散抑制型垂直叉指电容奇数层上的垂直过孔轴心共轴设置；同时，偶数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第一端口，奇数层通过垂直过孔连接形成不相邻开路端，构成第二端口，通过第一端口和第二端口，与外接八边形三维螺旋电感连接，或者连接拓扑结构中的端口；结合图6、图7和图8，分别为杂散抑制型垂直叉指电容的电容值、q值仿真结果示意图和杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图以及杂散抑制型垂直叉指电容与传统垂直叉指电容的仿真s参数图，其中，图7中左图为单个杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，右图为多层结构的杂散抑制型垂直叉指电容的等效电路图，其中，叉指由串联电感标示，电容耦合有电容cij建模，其中i和j是叉指数；结合图示可知，当将杂散抑制型垂直叉指电容设计为多层结构时，随着阻带的数量减少，耦合器响应频率中的寄生尖峰可被抑制，从而达到电容的电容值保持不便，而q值提升的效果，即提升了耦合器中电容的性能。
参阅图8，比较传统垂直叉指电容和本发明提供的杂散抑制型垂直叉指电容的s参数仿真图，杂散抑制型垂直叉指电容可消除2.2ghz，3.2ghz，5.3ghz，6.5ghz，8ghz处的杂散尖峰，并且工作带宽从2ghz扩展到4ghz；结合图9，为本发明所述耦合器的仿真s参数图，即由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感形成的拓扑结构构成的耦合器在其中心频率为60mhz时，其电容值为56.17pf，电感值为141.52nh，耦合器带宽为20mhz，符合耦合器的设计指标要求，同时，提升了耦合器的性能。
本发明中，所述ltcc正交型耦合器采用的拓扑结构由杂散抑制型垂直叉指电容和八边形三维螺旋电感组成，其中，拓扑结构中设置有杂散抑制型垂直叉指电容四个和八边形三维螺旋电感三个，杂散抑制型垂直叉指电容可有效减少通电和阻带数量，减少电容杂散的现象，从而达到提高整个耦合器有效电容值的效果；八边形三维螺旋电感由于绕制的变数扩大，从而使得耦合器的中电感的电感值和q值；与现有技术相比，本发明的优点为：1、具有尺寸小，成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等特性；2、在需要达到相同效果的前提下，本发明提供的八边形三维螺旋电感在提高了电感值的情况下，实现了电感的小型化，即耦合器的小型化；3、提升了整个耦合器的电容值，可有效减少阻带的数量，并抑制杂散现象发生。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。