一种微型3dB电桥的制作方法

一种微型3db电桥
技术领域
1.本实用新型涉及3db电桥领域，具体是一种微型3db电桥。


背景技术：

2.3db电桥是微波系统电路中的一种重要的无源器件，其功能是实现一路信号到两路信号的正交功率分配或者实现两路正交信号到一路信号的功率合成。一个优良的3db电桥应当具有低的带内损耗，宽的工作带宽，好的输出信号间相位和幅度平衡度以及高的输出信号间隔离度，同时也需要具有尽量小的体积。传统的3db电桥多采用微带传输线或者带状线的形式实现，电路为单层平面结构，占用面积较大，不能满足微波系统的小型化需求，同时传统的3db电桥也较难集成。为了满足器件的小型化要求，一般的方法是采用高介电常数，高品质因数，低损耗的介质材料，减小谐振器的尺寸，进而减小器件的体积，但是传统的工艺技术并不能有效的减小器件的尺寸面积。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种微型3db电桥，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种微型3db电桥，包括金属电路以及由多层平行堆叠的介质板构成的层叠体，层叠体的侧面印刷有3db电桥的输入端、耦合端、直通端、隔离端和接地端的电极，金属电路包括分别设在不同层的介质板上的带状线l1、l2、l3、l4；所述带状线l1和带状线l2组成耦合对，带状线l3和带状线l4组成耦合对，带状线l1、l2的输入端分别连接3db电桥的输入端与耦合端，输出端分别连接带状线l3、l4的输入端，带状线l3、l4的输出端分别连接3db电桥的直通端与隔离端。
6.作为本实用新型的改进方案，3db电桥的输入端、耦合端、直通端、隔离端中的一个或多个分别连接有至少一个电容。
7.作为本实用新型的改进方案，所述电容c1、c2、c3和c4均为平行板电容结构，平行板电容由介质板上的金属图形构成。
8.作为本实用新型的改进方案，所述带状线l1、l2、l3、l4均为由金属导带均绕成的平面矩形螺旋结构。
9.作为本实用新型的改进方案，至少一层介质板作为接地层，接地层上设有接地金属图形，带状线l1、l2所在的介质层与带状线l3、l4所在的介质层关于层叠体中间的接地层对称。
10.作为本实用新型的改进方案，所述层叠体由32层介质板堆叠而成，第2、17、32层的介质板均作为接地层，带状线l1、l2分别位于第9、10层的介质板上，带状线l3、l4分别位于第24、25层的介质板上。
11.作为本实用新型的改进方案，电容c1、c2的一个金属层位于第15层的介质板上，电
容c3、c4的一个金属层位于第19层的介质板上，第17层的接地层作为电容c1、c2与电容c3、c4的接地极板。
12.作为本实用新型的改进方案，所述介质板采用ltcc陶瓷基板。
13.有益效果：本实用新型将传统的3db电桥中的单层平面结构更改为由多层电路实现，可在3.2mm*1.6mm的尺寸内实现l波段3db电桥的设计，具有体积小、重量轻、损耗小、成本低的特点，适合批量生产，可加工为贴片形式，也可内埋于基板中，非常便于在微波系统中集成。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体结构示意图；
15.图2为本实用新型的电路原理图；
16.图3为本实用新型带状线l1、l2、l3、l4所在的介质层之间的连接示意图；
17.图4为本实用新型的分层结构示意图。
18.图中标号：
ⅰ‑
耦合端；
ⅱ‑
输入端；
ⅲ‑
直通端；
ⅳ‑
隔离端。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.实施例1，参见图1
‑
4，一种微型3db电桥，包括由32层平行堆叠的介质板构成的层叠体，介质板采用ltcc陶瓷基板。其中第2、17、32层的介质板均作为接地层，bottom作为第32层介质板的下表面，接地层的上表面设有接地金属图形。第9层介质板上设有构成带状线l1的金属导带，第10层介质板上设有构成带状线l2的金属导带，第24层介质板上设有构成带状线l3的金属导带，第24层介质板上设有构成带状线l4的金属导带。第1、3、4、5、6、7、8、26、27、28、29、30、31、32层为未印制金属层的介质板，其作用是保证带状线中心导体距离接地层的间距。本实施例中，带状线l1、l2所在的介质层与带状线l3、l4所在的介质层关于层叠体中间第17层的介质层对称，可以使3db电桥保持优异的幅度和相位平衡度。
21.层叠体的侧面印刷有3db电桥的输入端ⅱ、耦合端ⅰ、直通端ⅲ、隔离端ⅳ的电极，带状线l1、l2、l3、l4通过之间相隔的介质板上的过孔连接构成金属电路，带状线l1和带状线l2组成耦合对，带状线l3和带状线l4组成耦合对。相对于现有技术中的一对耦合对，本实用新型采用两对耦合对，可有效减小3db电桥的面积。带状线l1的输入端与3db电桥的输入端相连，输出端与带状线l3的输入端相连，带状线l3输出端与3db电桥的直通端相连，带状线l2的输入端与3db电桥的耦合端相连，输出端与带状线l4的输入端相连，带状线l4输出端与3db电桥的隔离端相连。可见金属电路实现了结构上的对称，直通端ⅲ和耦合端ⅰ两路走线一致，保证了3db电桥具有的优异幅度和相位平衡度。
22.本实施例将传统的3db电桥中的单层平面结构更改为由多层电路实现，带状线l1、l2拆分成两部分，在两层介质板上组成耦合对，同理，带状线l3、l4也拆分进行分层排布。同时，带状线l1、l2、l3、l4采用由金属导带均绕成的平面螺旋结构，譬如圆形螺旋、矩形螺旋
等，螺旋的间距尽量近，有利于3db电桥的小型化实现。而在同样工作频率下，矩形螺旋带状线可以在更小的面积内实现最长的电长度，更有利于小型化，因此作为优选，使得本实施例可在3.2mm*1.6mm的尺寸内实现l波段3db电桥的设计，具有体积小、重量轻、损耗小、成本低的特点，适合批量生产，可加工为贴片形式，也可内埋于基板中，非常便于在微波系统中集成。
23.进一步地，通过调整带状线的长度、宽度以及接地层和带状线的间距，该结构的电桥也可以扩展至p波段和s波段等，形成系列化产品。
24.实施例2，在实施例1的基础上，3db电桥的输入端、耦合端、直通端、隔离端中的一个或多个连接分别有至少一个电容。也即，电容的数量和连接在3db电桥端口的位置可以灵活调整，以实现最佳的端口驻波。
25.本实施例中，金属电路包括电容c1、c2、c3、c4，电容c1的一端与3db电桥的输入端相连，另一端接地；电容c2的一端与3db电桥的耦合端相连，另一端接地；电容c3的一端与3db电桥的直通端相连，另一端接地；电容c4一端与3db电桥的隔离端相连，另一端接地。
26.电容c1、c2、c3和c4均为平行板电容结构，平行板电容由介质板上的金属图形构成。第15层介质板上的金属图形构成第一电容c1与第二电容c2的一个极板，第17层的接地层作为另一个接地极板，第19层介质板上的金属图形构成第一电容c3与第二电容c4的一个极板，第17层的接地层作为另一个接地极板。带状线l1、l2距离电容c1、c2的距离与带状线l3、l4距离电容c3、c4的距离尽量一致，降低不对称可能带来的影响。
27.由于在3db电桥的四个端口处分别引入了电容c1、c2、c3、c4共4个端口匹配电容，通过调整电容的大小可以改善3db电桥各个端口的驻波比，减小端口反射，保证3db电桥具有较低的插损，同时在电容设计时引入容差设计，也有效保证了3db电桥批产的一致性和良率。
28.经实验，本实施例的3db电桥在1100mhz～1900mhz的工作频带内端口驻波比小于1.3，输出隔离度大于20db，幅度平衡度优于
±
0.3db，相位平衡度优于90
±2°
，各项指标优异，且尺寸仅有3.2mm
×
1.6mm
×
1.3mm，具有广阔的应用前景，适合推广使用。
29.虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
30.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。