專利名稱：用于gsm/dcs的微型低溫共燒陶瓷雙工器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種無線通訊技術領域的裝置，具體是一種用于GSM/DCS的 微型低溫共燒陶瓷雙工器。
背景技術：
隨著移動通信系統的不斷發展和日益完善，對移動通信設備的要求也越來越 高，不斷的推動著移動電話系統向小型化、多模化，即能同時兼容GSM900、 DCS1800、 PCS、 IS-95以及3G系統，以及高性能化方向發展，從而推動著雙工 器向低成本、小型化、高頻段的方向發展。
在移動通信系統中，無線信號的接收和發送都需要通過天線。如果給收信機 和發信機各配給一個天線，不但增加了成本、體積，而且天線傳遞信號之間還會 相互干擾。所以希望收發公用一副天線，這就需要用到雙工技術。簡單的說，雙 工器就是解決收發共用一副天線而又使其不相互影響的問題而設計的微波器件， 它已成為通信系統中的重要構件之一。雙工器具有三個端口，其作用是將工作于 不同頻段的信號分離開來，并將信號送入相應的連接端口中。而低溫共燒陶瓷 (LTCC)技術可將電阻、電感、電容埋在LTCC中，形成三維結構的雙工器。這 樣可以大幅度縮小模塊的體積，同時這種材料具有高可靠性，也就帶來了設計上 的靈活性。
經對現有技術的文獻檢索發現，專利文獻號CN1661912A提出了一種能夠抑 制分別沿高通濾波部分側及低通濾波部分側傳送的多個頻帶信號損失的雙工器 集總原型，從其集總原型可以看出，專利中引入了四個諧振器和兩個電容電感， 這樣造成了元件過多，這也就造成了在轉換成實際可生產加工模型時，元件之間 干擾過大，從而嚴重影響雙工器的性能，同時這樣過多的元件也不利于雙工器的 小型化，而且從隨后給出的仿真結果可以看出，雖然雙工器可以達到高隔離的要 求，但是插入損耗相對比較大，這就造成這種集總原型在實際中無法真正得到廣 泛的應用，只能提供一種理論上的參考。
此外，美國專利文獻號US2003/0058063A1和專利文獻號US2006/0006960A1均涉及使用許多接地板以分隔電路元件，雖然這樣做有效的阻隔了電路元件之間 的互耦以及寄生效應，但是另一方面也加大了電路板面積，對于小型化器件來說 無法實施上述技術。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用于GSM/DCS的微型低溫共 燒陶瓷雙工器，采用的諧振器結構可以在相對應的濾波器通帶內產生傳輸零點， 從而可以保證兩個通帶內信號互不影響，而其傳輸零點的引入減少了元件，改善 了性能，簡化了設計；傳輸系數最大點的引入改善了高通濾波部分的通帶特性； 雙工器采用LTCC技術實現，從而使雙工器的結構更加緊湊，也易于與其射頻前 端模塊相集成。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括高通濾波部分和低通濾波 部分，其中高通濾波部分與低通濾波部分的輸入端并聯作為公共天線端口，高
通濾波部分的輸出端作為高頻輸出端口，低通濾波部分的輸出端作為低頻輸出端 □。
所述的高通濾波部分包括第一串聯諧振器、第一電容元件和第二電容元件， 其中第一電容元件和第二電容元件串聯于公共天線端口和高頻輸出端口之間， 第一串聯諧振器的一端與第二電容元件并聯，第一串聯諧振器的另一端接地。
所述的低通濾波部分包括并聯諧振器和第二串聯諧振器，其中并聯諧振 器的兩端分別連接公共天線端口和低頻輸出端口，第二串聯諧振器的一端連接低 頻輸出端口，另一端接地。
所述的第一電容元件和第二電容元件為平行板式交指電容。 所述的第一串聯諧振器、并聯諧振器和第二串聯諧振器中的電感元件為螺旋 式電感。
所述的高通濾波部分和低通濾波部分中的第一串聯諧振器、第一電容元件、 第二電容元件、并聯諧振器和第二串聯諧振器的水平配置平面與接地平面相平 行。
所述的第一串聯諧振器、第一電容元件以及第二電容元件與并聯諧振器和第 二串聯諧振器相互平行排列，并由金屬化過孔進行相互連接。
本發明通過以下方式進行工作雙工器的公共天線端口、高頻輸出端口和低 頻輸出端口分別與天線及射頻處理電路相連接，天線所接受的混合信號經過公共天線端口輸入至雙工器中，低通濾波部分將過濾掉高于其截止頻率的高頻部分， 并在插入損耗相應圖中形成傳輸零點，以抑制高頻信號；同樣，高通濾波部分中 也會過濾掉低于其截止頻率的低頻成分，高通濾波部分除了在低通濾波部分通帶 內形成傳輸零點以抑制低頻成份以外，還將在高通濾波部分通帶內形成傳輸系數 最大點，以改善高通濾波部分的傳輸性能。
本發明與現有技術相比引入了傳輸零點和傳輸極大點，用較少的元件實現了 較好的雙工器性能；同時采用多層LTCC技術，使雙工器可以在三維空間內靈活 配置，從而使結構更加緊湊，達到實現小型化的目的；本發明的配置可在電路運 作中大幅降低寄生電容效應，并且使寄生電容部分加諸于所配置電容器中，加入
寄生電容部分的電容器的量值仍等于原始所設計的量值。
圖l是本發明原理圖。
圖2是本發明結構示意圖。
圖3是低通濾波部分結構示意圖。
圖4是低通濾波部分并聯分支的電容元件示意圖
圖5是低通濾波部分并聯分支的電感元件示意圖
圖6是低通濾波部分串聯分支的電感元件示意圖
圖7是低通濾波部分串聯分支的電容元件示意圖。
圖8是高通濾波部分結構示意圖。
圖9是高通濾波部分串聯分支的電感元件示意圖
圖io是高通濾波部分串聯分支的電容元件示意圖
圖11是高通濾波部分對稱連接的電容元件示意圖。 圖12是典型頻率響應示意其中圖12a為低通濾波部分頻率響應示意圖；圖12b為高通濾波部分頻率 響應示意圖。
圖13是實施例傳輸特性曲線實測結果比較示意圖。 圖14是實施例隔離特性曲線實測結果比較示意圖。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實例包括包括低通濾波部分9和高通濾波部分10，其 中高通濾波部分10與低通濾波部分9的輸入端并聯作為公共天線端口 1，高 通濾波部分10的輸出端作為高頻輸出端口 2，低通濾波部分9的輸出端作為低 頻輸出端口 3;
所述的高通濾波部分10包括第一串聯諧振器4、第一電容元件5和第二 電容元件6，其中第一電容元件5和第二電容元件6串聯于公共天線端口 l和
高頻輸出端口2之間，第一串聯諧振器4的一端與第二電容元件6并聯，第一串 聯諧振器1的另一端接地；
所述的低通濾波部分9包括并聯諧振器7和第二串聯諧振器8，其中并 聯諧振器7的兩端分別連接公共天線端口 1和低頻輸出端口 3，第二串聯諧振器 8的一端連接低頻輸出端口 3，第二串聯諧振器8的另一端接地；
所述的第一電容元件5和第二電容元件6為平行板式交指電容，所述的第 一串聯諧振器4、第二串聯諧振器7和并聯諧振器8中的電感元件為螺旋式電感。
如圖2和圖3所示，所述的第一串聯諧振器4、第一電容元件5、第二電容 元件6、并聯諧振器7和第二串聯諧振器8的水平配置平面與接地平面相平行。
所述的第一串聯諧振器4、第一電容元件5、第二電容元件6、并聯諧振器 7和第二串聯諧振器8均采用微型低溫共燒陶瓷材料制成，該微型低溫共燒陶瓷 的相對介電常數為5.9，共七層介質，每層介質厚度為0.096mm，電介質損耗正 切角為0. 0015，集總元件中的金屬材料采用銀，每層金屬材料厚度為0. Olmm;
所述的第一串聯諧振器4、第二串聯諧振器7和并聯諧振器8中的螺旋式電 感的線寬為0. 15mm。
所述的第一串聯諧振器4、第一電容元件5以及第二電容元件6與并聯諧振 器7和第二串聯諧振器8相互平行排列，并由金屬化過孔ll進行相互連接，該 金屬化過孔11的直徑為0. 185mm。
如圖3至圖7所示，所述的低通濾波部分9引出的低通輸出端口 3的引線 長度12為0. 673mm，寬度為0. 235mm;
所述的金屬化過孔11的外沿設有方形焊盤12，該方形焊盤13的寬度為 0.235mm。
所述的并聯諧振器7的電感元件7b采用五層順時針式螺旋電感，所述的電容元件7a采用0. 56mm*0. 6mra的雙層面板結構，電感元件8a采用三層逆時針式 螺旋電感，電容元件8b采用1. 145mra*l. 4mm的三層交指面板電容；
如圖8至圖11所示，所述的高通濾波部分10引出的高通輸出端口 2的引 線長度14為0. 466mm，第一串聯諧振器4中的電感元件4a采用兩層順時針式螺 旋電感，電容4b采用1. 65mm*l. 52mm的五層交指面板電容，第一電容元件5和 第二電容元件6采用1. 35mm*0. 89mm的六層交指面板電容。
如圖12所示，為本實施例中集總原型的低通濾波部分與高通濾波部分的典 型頻率響應圖，由圖中可以看到傳輸零點與傳輸極點對傳輸性能的改善。
如圖13所示，為本實施例的插入損耗進行比較的結果，從中可以看出，兩 個結果吻合的相當好。
如圖14所示，為本實施例的隔離特性進行比較的結果，從中可以看出，兩 個結果亦吻合的相當好。
根據測試結果可以看出，本實例的雙工器不僅做到了小型化，具有較好的傳 輸特性和隔離特性，而其容易集成到其它射頻前端電路中。此外該雙工器結構比 較簡單，所以加工比較容易，成本較低。
權利要求
1、一種用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器，包括高通濾波部分和低通濾波部分，其中高通濾波部分與低通濾波部分的輸入端并聯作為公共天線端口，高通濾波部分的輸出端作為高頻輸出端口，低通濾波部分的輸出端作為低頻輸出端口，其特征在于所述的高通濾波部分包括第一串聯諧振器、第一電容元件和第二電容元件，其中第一電容元件和第二電容元件串聯于公共天線端口和高頻輸出端口之間，第一串聯諧振器的一端與第二電容元件并聯，第一串聯諧振器的另一端接地；所述的低通濾波部分包括并聯諧振器和第二串聯諧振器，其中并聯諧振器的兩端分別連接公共天線端口和低頻輸出端口，第二串聯諧振器的一端連接低頻輸出端口，另一端接地；所述的第一電容元件和第二電容元件為平行板式交指電容，所述的第一串聯諧振器、并聯諧振器和第二串聯諧振器中的電感元件為螺旋式電感。
2、 根據權利要求1所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器，其特 征是，所述的第一串聯諧振器、第一電容元件以及第二電容元件與并聯諧振器和 第二串聯諧振器相互平行排列，并由金屬化過孔進行相互連接。
3、 根據權利要求1所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器，其特 征是，所述的高通濾波部分和低通濾波部分中的第一串聯諧振器、第一電容元件、 第二電容元件、并聯諧振器和第二串聯諧振器的水平配置平面與接地平面相平 行。
4、 根據權利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工 器，其特征是，所述的第一串聯諧振器、第一電容元件、第二電容元件、并聯諧 振器和第二串聯諧振器采用微型低溫共燒陶瓷材料制成，該微型低溫共燒陶瓷共 七層介質，每層介質厚度為0. 096mm，電介質損耗正切角為0. 0015。
5、 根據權利要求2所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器，其特 征是，所述的金屬化過孔的直徑為0. 185mm。
6、 根據權利要求2或5所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器， 其特征是，所述的金屬化過孔的外沿設有方形焊盤，該方形焊盤的寬度為(0. 235謹。
7、 根據權利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工 器，其特征是，所述的并聯諧振器中的電感元件為五層順時針式螺旋電感，電容 元件為雙層面板結構。
8、 根據權利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工 器，其特征是，所述的第二串聯諧振器中的電感元件為三層逆時針式螺旋電感， 第二串聯諧振器中的電容元件為三層交指面板電容。
9、 根據權利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工 器，其特征是，所述的第一串聯諧振器中的電感元件為兩層順時針式螺旋電感， 第一串聯諧振器中的電容元件為五層交指面板電容。
10、 根據權利要求1或2或3所述的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙 工器，其特征是，所述的第一電容元件和第二電容元件為六層交指面板電容。
全文摘要
一種無線通訊元件技術領域的用于GSM/DCS的微型低溫共燒陶瓷雙工器，包括高通濾波部分和低通濾波部分，其中高通濾波部分與低通濾波部分的輸入端并聯作為公共天線端口，高通濾波部分的輸出端作為高頻輸出端口，低通濾波部分的輸出端作為低頻輸出端口；本發明通過采用多層微型低溫共燒陶瓷技術，使雙工器可以在三維空間內靈活配置，從而使結構更加緊湊，達到實現小型化的目的；本發明的配置可在電路運作中大幅降低寄生電容效應，并且使寄生電容部分加諸于所配置電容器中，加入寄生電容部分的電容器的量值仍等于原始所設計的量值。
文檔編號H03H7/00GK101662266SQ20091005490
公開日2010年3月3日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者孫維婷, 彭宏利, 毛軍發 申請人:上海交通大學