三维结构的小型化威尔金森功分器的制作方法

本发明涉及射频封装，尤其涉及一种三维结构的小型化威尔金森功分器。

背景技术：

1、功分器是微波电路系统中重要的无源器件，它可将输入端口的功率分配到两个或者多个端口，除了最常用的两路等分功分器之外，还可以根据具体电路需求，设计两路不等分功分器，以及多路功分器。普通的三端口t型节存在端口不能完全匹配以及两输出端口隔离度较差等缺点，而威尔金森功分器可以做到端口完全匹配以及在输出端口之间有较好的隔离。微波电路的集成化，也促进了各种以平面传输线为基础的功分器的发展，而近些年射频微系统逐渐小型化，传统的平面封装不能满足其尺寸要求，因此三维立体封装形式逐渐引起重视。三维封装形式将平面结构的电路立体化，提高了对空间的利用率。传统的以平面传输线为基础的功分器占用面积较大，不能满足一些射频微系统的小型化要求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何提供一种射频性能好，结构简单，体积小的三维结构的小型化威尔金森功分器。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：包括三维输入组件以及三维输出组件，所述三维输入组件与三维输出组件之间通过阻抗变换微带线连接，所述三维输入组件用于将输入信号分离成两路传输给三维输出组件，所述三维输出组件用于将输入的两路信号进行分别输出。

3、进一步的技术方案在于：所述三维输入组件包括若干层第一陶瓷层，所述第一陶瓷层之间形成有第一层间金属层，其中的两层第一陶瓷层之间形成有输入带状线，所述输入带状线的一端为功分器的信号输入端，所述输入带状线的另一端分别向功分器的两侧延伸形成第一过渡带状线和第二过渡带状线，所述第一过渡带状线的另一端与第一类同轴通孔的下端连接，所述第二过渡带状线的另一端与第二类同轴通孔的下端连接，所述类同轴通孔的上端延伸至最上层的第一陶瓷层处并分别与第一过渡微带线的一端以及第二过渡微带线的一端连接，所述第一过渡微带线的另一端与第一隔离电阻的一端连接，所述第二过渡微带线的另一端与所述第一隔离电阻的另一端连接，第一上层阻抗变换微带线的一端与第一过渡微带线连接，所述第一上层阻抗变换微带线的另一端向所述三维输出组件方向延伸构成所述三维输入组件的一个信号输出端，第二上层阻抗变换微带线的一端与第二过渡微带线连接，所述第二上层阻抗变换微带线的另一端向所述所述三维输出组件方向延伸构成所述三维输入组件的另一个信号输出端，所述类同轴通孔、输入带状线、第一过渡带状线以及第二过渡带状线不与所述第一层间金属层接触。

4、进一步的技术方案在于：所述三维输出组件包括若干层第二陶瓷层，所述第二陶瓷层之间形成有第二层间金属层，位于最上层的第二陶瓷层的上表面形成有第三过渡微带线和第四过渡微带线，所述第一上层阻抗变换微带线与所述第三过渡微带线的中部连接，所述第二上层阻抗变换微带线与所述第四过渡微带线的中部连接，所述第三过渡微带线与所述第四过渡微带线之间通过第二隔离电阻连接，第三类同轴通孔的上端与所述第三过渡微带线的外侧端部连接，所述第三类同轴通孔的下端向下延伸与第二陶瓷层之间的第一输出带状线的内侧端部连接，所述第一输出带状线的另一端向所述三维输出组件的外侧延伸，构成所述功分器的一个信号输出端；第四类同轴通孔的上端与所述第四过渡微带线的外侧端部连接，所述第四类同轴通孔的下端向下延伸与第二陶瓷层之间的第二输出带状线的内侧端部连接，所述第二输出带状线的另一端向所述三维输出组件的外侧延伸构成所述功分器的另一个信号输出端，所述第三类同轴通孔、第四类同轴通孔、第一输出带状线以及第二输出带状线不与所述第二层间金属层接触。

5、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请中输入端口为一段带状线，信号等分通过两个对称的类同轴垂直互连结构传输到表面微带线，金属化通孔作为类同轴结构的内导体，周围的金属化接地孔组成类同轴结构的外导体，由此构成了垂直互连的类同轴结构。表面的两段微带线之间放置有两个隔离电阻以提供两个输出端口之间的隔离度，两输出信号分别通过垂直互连类同轴结构过渡到带状线，两输出端的类同轴结构内导体金属化通孔放置了多个焊盘，方便加工的同时也参与垂直过渡结构的阻抗匹配。

6、与现有的传统平面结构功分器相比，在实现三维功分器电路结构的同时，保证了良好的射频性能，解决了微波微系统中传统平面功分器占用面积较大的问题；引入了垂直互连的类同轴结构，实现带状-微带线过渡。同时，该功分器结构简单易于加工，体积小巧，同时降低了装配的难度，符合微波三维电路小型化设计需求。

技术特征：

1.一种三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：包括三维输入组件以及三维输出组件，所述三维输入组件与三维输出组件之间通过阻抗变换微带线连接，所述三维输入组件用于将输入信号分离成两路传输给三维输出组件，所述三维输出组件用于将输入的两路信号进行分别输出。

2.如权利要求1所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述三维输入组件包括若干层第一陶瓷层（1），所述第一陶瓷层（1）之间形成有第一层间金属层（2），其中的两层第一陶瓷层（1）之间形成有输入带状线（3），所述输入带状线（3）的一端为功分器的信号输入端，所述输入带状线（3）的另一端分别向功分器的两侧延伸形成第一过渡带状线（4）和第二过渡带状线（5），所述第一过渡带状线（4）的另一端与第一类同轴通孔（6）的下端连接，所述第二过渡带状线（5）的另一端与第二类同轴通孔（7）的下端连接，所述类同轴通孔的上端延伸至最上层的第一陶瓷层（1）处并分别与第一过渡微带线（8）的一端以及第二过渡微带线（9）的一端连接，所述第一过渡微带线（8）的另一端与第一隔离电阻（10）的一端连接，所述第二过渡微带线（9）的另一端与所述第一隔离电阻（10）的另一端连接，第一上层阻抗变换微带线（11）的一端与第一过渡微带线（8）连接，所述第一上层阻抗变换微带线（11）的另一端向所述三维输出组件方向延伸构成所述三维输入组件的一个信号输出端，第二上层阻抗变换微带线（12）的一端与第二过渡微带线（9）连接，所述第二上层阻抗变换微带线（12）的另一端向所述所述三维输出组件方向延伸构成所述三维输入组件的另一个信号输出端，所述类同轴通孔、输入带状线（3）、第一过渡带状线（4）以及第二过渡带状线（5）不与所述第一层间金属层（2）接触。

3.如权利要求2所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述三维输出组件包括若干层第二陶瓷层（17），所述第二陶瓷层（17）之间形成有第二层间金属层（18），位于最上层的第二陶瓷层（17）的上表面形成有第三过渡微带线（19）和第四过渡微带线（20），所述第一上层阻抗变换微带线（11）与所述第三过渡微带线（19）的中部连接，所述第二上层阻抗变换微带线（12）与所述第四过渡微带线（20）的中部连接，所述第三过渡微带线（19）与所述第四过渡微带线（20）之间通过第二隔离电阻（21）连接，第三类同轴通孔（22）的上端与所述第三过渡微带线（19）的外侧端部连接，所述第三类同轴通孔（22）的下端向下延伸与第二陶瓷层（17）之间的第一输出带状线（23）的内侧端部连接，所述第一输出带状线（23）的另一端向所述三维输出组件的外侧延伸，构成所述功分器的一个信号输出端；第四类同轴通孔（24）的上端与所述第四过渡微带线（20）的外侧端部连接，所述第四类同轴通孔（24）的下端向下延伸与第二陶瓷层（17）之间的第二输出带状线（25）的内侧端部连接，所述第二输出带状线（25）的另一端向所述三维输出组件的外侧延伸构成所述功分器的另一个信号输出端，所述第三类同轴通孔（22）、第四类同轴通孔（24）、第一输出带状线（23）以及第二输出带状线（25）不与所述第二层间金属层（18）接触。

4.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于： 所述第一过渡微带线（8）的内侧端部、第二过渡微带线（9）的内侧端部、第三过渡微带线（19）的内侧端部以及第四过渡微带线（20）的内侧端部分别形成有隔离电阻焊盘（13），所述隔离电阻的两端分别焊接在相对应的两个隔离电阻焊盘（13）上。

5.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：第一过渡带状线（4）和第二过渡带状线（5）分别与所述输入带状线（3）垂直，所述第一上层阻抗变换微带线（11）分别与所述第一过渡微带线（8）以及第三过渡微带线（19）垂直，所述第二上层阻抗变换微带线（12）分别与所述第二过渡微带线（9）以及第四过渡微带线（20）垂直。

6.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述第一过渡带状线（4）和第二过渡带状线（5）的外侧端部分别形成有下第一类同轴焊盘（14），所述第一过渡微带线（8）和第二过渡微带线（9）的外侧端部分别形成有上第一类同轴焊盘（15），第一类同轴通孔（6）的下端和第二类同轴通孔（7）的下端分别与两个下第一类同轴焊盘（14）连接，第一类同轴通孔（6）的上端和第二类同轴通孔（7）的上端分别与两个上第一类同轴焊盘（15）连接；

7.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述第一层间金属层（2）包括两个具有开口的第一圆环部，两个第一圆环部之间通过第一连接部连接，所述第一圆环部围绕所述第一类同轴通孔和第二类同轴通孔设置；所述第二层间金属层（18）包括两个具有开口的第二圆环部，两个第二圆环部之间通过第二连接部连接，所述第二圆环部围绕所述第三类同轴通孔和第四类同轴通孔设置。

8.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述功分器还包括两组竖直设置的隔离金属化通孔（16），其中的一组隔离金属化通孔（16）将三维输入组件上的所述第一层间金属层（2）连接到一起，且该组隔离金属化通孔（16）位于三维输入组件的所述带状线以及所述类同轴通孔的周围；其中的另一组隔离金属化通孔（16）将三维输出组件上的所述第二层间金属层（18）连接到一起，且该组隔离金属化通孔（16）位于三维输出组件的所述带状线以及所述类同轴通孔的周围。

9.如权利要求3所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述第三类同轴通孔（22）和第四类同轴通孔（24）上形成有若干个阻抗匹配焊盘（28），且所述阻抗匹配焊盘（28）位于所述第二陶瓷层（17）之间。

10.如权利要求1所述的三维结构的小型化威尔金森功分器，其特征在于：所述功分器适用于x波段和ku波段。

技术总结
本发明公开了一种三维结构的小型化威尔金森功分器，包括三维输入组件以及三维输出组件，所述三维输入组件与三维输出组件之间通过阻抗变换微带线连接，所述三维输入组件用于将输入信号分离成两路传输给三维输出组件，所述三维输出组件用于将输入的两路信号进行分别输出。所述功分器具有结构简单、体积小、成本低等优点。所述功分器在实现三维功分器电路结构的同时，保证了良好的射频性能，解决了微波微系统中传统平面功分器占用面积较大的问题；引入了垂直互连的类同轴结构，实现带状‑微带线过渡。同时，该功分器结构简单易于加工，体积小巧，同时降低了装配的难度，符合微波三维电路小型化设计需求。

技术研发人员：钟榭轩,杨奇伟,陈子豪,赖邱亮
受保护的技术使用者：石家庄烽瓷电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13