一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法與流程

本發明屬于微波無源電路設計技術領域，具體涉及一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法。

背景技術：

隨著通信設備日益小型化的需求，在各種器件的指標得到保證的情況下，對各種器件體積的要求和模塊的電磁兼容性要求越來越高。特別是未來5G通信要求在高頻甚至毫米波頻段實現微波多功能電路的一體化設計，會越來越多地使用到多層介質板技術，而在該技術前提下解決電路小型化最核心的問題在于實現無源電路的小型化集成設計，而雙工器技術是通信領域最關鍵的無源電路，其指標和小型化程度都決定了整個電路產品的性能和尺寸。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法，實現微波有源無源電路一體化設計，從而有效減小電路模塊的體積。

本發明的目的通過如下技術方案實現：一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法，包括如下步驟：

步驟一：根據項目所需確定帶狀線雙工器的兩個通道濾波器的級數和類型；

步驟二：根據該兩個通道濾波器的級數和類型得到該兩個通道濾波器的耦合矩陣；

步驟三：根據多層介質板板層結構構建電磁場仿真環境并在該環境中根據步驟二中獲得的耦合矩陣建立兩個所述通道濾波器的各自濾波器模型；

步驟四：對該兩個濾波器模型進行電磁場仿真；

步驟五：根據步驟四中每個濾波器模型電磁場仿真后獲得的數據構建項目所需的帶狀線雙工器連接結構；

步驟六：該項目所需的帶狀線雙工器連接結構以及該兩個通道濾波器構成項目所需的帶狀線雙工器，并將該帶狀線雙工器進行整體電磁場仿真驗證。

優選地是，所述多層介質板板層結構包括從上到下依次層疊的第一金屬層、第一介質板層、第二介質板層、第三金屬層，其中，該第一介質板層與該第二介質板層之間粘接有第一介質板粘合材料層，并且在該第二介質板層靠近第一介質板粘合材料層一側布置有第二金屬層。

優選地是，所述第二金屬層為蝕刻有兩個所述通道濾波器以及該兩個通道濾波器間的其連接作用的所述帶狀線雙工器連接結構的圖形。

優選地是，所述第一金屬層厚度為0.02mm，第一介質層板層厚度為0.508mm，第一質板粘合材料層厚度為0.1mm，第二金屬層厚度約為0.02mm，第二介質板層厚度為0.508mm，第三金屬層厚度約為0.02mm

本發明所提供的一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法的有益效果在于，不借助于結構件，借助于多層介質板技術，在多層介質板內部實現微波雙工器設計；易于大規模批次生產；結構簡單、體積小、重量輕；這種有源無源電路混合設計方法為電路的設計提供了很高的靈活性，為系統集成創造了很好的技術基礎。

附圖說明

圖1為本發明多層介質板帶狀線雙工器的設計方法中帶狀線雙工器的多層介質板板層結構示意圖；

圖2為圖1所示的多層介質板板層結構中的第一金屬層示意圖；

圖3為圖1所示的多層介質板板層結構中的第二金屬層上的蝕刻圖形示意圖；

圖4為本發明多層介質板帶狀線雙工器的設計方法中帶狀線雙工器通道濾波器的耦合矩陣；

圖5為本發明多層介質板帶狀線雙工器的設計方法中帶狀線雙工器的S參數曲線圖。

附圖標記：

1-第一金屬層、2-第一介質板層、3-第一質板粘合材料層、4-第二金屬層、5-第二介質板層、6-第三金屬層、7-通道濾波器A、8-通道濾波器B、9-帶狀線雙工器連接結構。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面結合附圖對本發明的多層介質板帶狀線雙工器的設計方法做進一步詳細說明。

一種多層介質板帶狀線雙工器的設計方法，包括如下步驟：

步驟一：根據項目需求選取雙工器的工作頻率、帶寬、明確帶外濾波抑制度，根據上述指標要求確定雙工器的兩個通道濾波器的級數和類型。

步驟二：根據上步確定的通道濾波器的級數和類型，并結合端口阻抗的要求使用軟件進行網絡綜合得到該兩個通道濾波器相應的耦合矩陣。(耦合矩陣可以確定濾波制式)

步驟三：根據多層介質板板層結構構建電磁場仿真環境并在該環境中根據步驟二中獲得的耦合矩陣建立兩個通道濾波器的各自濾波器模型。

步驟四：按照耦合矩陣進行兩個濾波器模型的電磁場仿真設計，并將仿真好的濾波器模型的參數導出成為S2P格式，此處可采用HFSS、ADS等軟件進行仿真，但最好采用ADS進行仿真，因為ADS具有強大的原理圖分析設計能力，可以方便帶狀線雙工器連接結構的設計。

步驟五：根據步驟四中每個濾波器模型電磁場仿真后獲得的數據構建項目所需的帶狀線雙工器連接結構。

也就是將仿真好的兩個濾波器模型的S2P在ADS原理設計軟件中打開，對帶狀線雙工器連接結構進行分支線匹配，利用原理圖的優化以及調試工具對分支線結構參數進行仿真優化設計，直至得到最好的回波損耗與隔離度效果，其回波損耗參考目標值小于-10dB，即項目所需的帶狀線雙工器連接結構。

步驟六：該項目所需的帶狀線雙工器連接結構以及該兩個通道濾波器構成項目所需的帶狀線雙工器，并將該帶狀線雙工器進行整體電磁場仿真驗證，并進行一些簡單微調，即可得到最終的帶狀線雙工器實物。

結合附圖和具體實施例闡述。

如圖1所示，多層介質板板層結構包括從上到下依次層疊的第一金屬層1、第一介質板層2、第二介質板層5、第三金屬層6，其中，該第一介質板層2與該第二介質板層5之間粘接有第一介質板粘合材料層3，并且在該第二介質板層5靠近第一介質板粘合材料層3一側布置有第二金屬層4。

第一金屬層1為頂部的覆銅金屬地層，厚度約為0.02mm，如圖2所示；

第一介質層板層2為ARLON-CLTE-XT介質板，厚度為0.508mm；

第一質板粘合材料層3為TACONIC-FR27介質板，厚度為0.1mm；

第二金屬層4為圖形蝕刻層，厚度約為0.02mm；

第二介質板層5為ARLON-CLTE-XT介質板，厚度為0.508mm；

第三金屬層6為底部的覆銅金屬地層，厚度約為0.02mm；

其中，除了第二金屬層4以外，其余所有層都是完整層。

第二金屬層4為圖形蝕刻層，主要由三個部分組成，分別是：通道濾波器7、通道濾波器8、以及該兩個通道濾波器間的其連接作用的帶狀線雙工器連接結構9，如圖3所示。

整體設計流程為：首先，根據工作頻率將通道濾波器7和通道濾波器8按照八階四零點廣義切比雪夫濾波器結構進行ADS電磁場仿真設計，得到其電路版圖，其耦合矩陣設計參數為圖4所示，將電磁場仿真軟件的電路進行打包生成器件component模型；其次，在ADS原理仿真軟件里對帶狀線雙工器連接結構進行建模，整體上采用分支線結構，具體方法是以對方濾波器工作頻率波長的1/4長度為基準設計濾波器連接線，在這個基礎上根據具體電路的設計需要將連接線進行進一步的分段，并對每段的線寬進行調整，同時在這些線段中間插入分支線結構并通過改變分支線的寬度和長度來共同改善各個端口的駐波和隔離度，設計參考值駐波應小于-15dB，如圖5所示。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。