集成垂直过渡功分器制造技术

本发明专利技术公开的一种垂直集成隔离过渡功分器，旨在提供一种结构紧凑、隔离高，损耗低的垂直过渡与功率分配合二为一的功率分配器。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：刻蚀在内层地(6)、上表面地(7)之间的两路高阻匹配带状线(10)分别通过两两隔离，沿中心对称的两路“几”字形弯曲的隔离带状线(13)过渡连接两路低阻匹配带状线(11)，两路低阻匹配带状线分别通过两路分支口带状线(12)背向级联输入端和输出端的支路端口，隔离带状线的四路耦合带状线分别将背向的两隔离电阻(14)级联。通过阻抗变换来实现多层介质板(1)层间结构的平滑过渡以及功率高效的分配或合成。

【技术实现步骤摘要】
集成垂直过渡功分器
本专利技术涉及一种将垂直过渡与功率分配(或合成)合二为一且带有隔离的集成垂直过渡功分器。技术背景随着通信行业的快速发展，对微波、毫米波组件的小型化、智能化、多功能化、高集成度的需求越来越高，传统的二维集成电路已经无法满足此需求，三维集成电路应运而生。三维集成电路常常在堆叠的不同平面上进行电路布局，而后将不同平面的电路进行垂直互联。因此，垂直互联是三维集成的一项重要技术，其性能直接影响组件整体性能。与此同时，在许多微波、毫米波系统中需要将功率按一定比例进行分配或合成，因此功分器也有着广泛的应用，其性能的优劣直接影响系统功率分配(或合成)的效率。功率分配器也称为功分器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。功率分配器按结构分为微带功率分配器及腔体功率分配器；根据能量的分配分为等分功率分配器及不等分功率分配器。根据电路形式可分为微带线、带状线、同轴腔功率分配器。微带线、带状线的功分器设计原理是相同的,只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充,而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。同轴腔功分器优点是承受功率大,插损小,缺点是输出端驻波比大,而且输出端口间无任何隔离。微带线、带状线功分器优点是价格便宜,输出端口间有很好的隔离,缺点是插损大,承受功率小。微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同:同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配,到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路,然后对输入端和输出端进行匹配。功率分配器的设计结构与工作频率密切相关，频率范围这是各种射频/微波电路的工作前提，。必须首先明确分配器的工作频率，才能进行下面的设计。一般地,传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器的主要技术参数有功率损耗(包括插入损耗、分配损耗和反射损耗)、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。功分器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。支路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出,而不应该从其他支路输出,这就要求支路之间有足够的隔离度。如果一个功分器各输出路之间没有隔离,信号就会相互干扰,无法实现功分。承受功率在大功分器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。一般地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线，要根据设计任务来选择用何种线。技术指标分配损耗信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的量。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度。技术指标输入/输出驻波比指的是输入/输出端口的匹配情况，由于腔体功分器的输出端口不是50欧姆，所有对于腔体功分器没有输出端口的驻波要求，输入端口要求则一般为：1.3～1.4；微带功分器则每个端口都有要求，一般范围为输入：1.2～1.3输出：1.3～1.4。目前，许多三维集成微波、毫米波系统中同时需要垂直互联以及功率分配与合成。传统地，采用分离式的架构，即先单独进行垂直互联，而后进行平面功率分配与合成，会存在以下两点问题：1，占用面积较大；单独进行垂直互联、功率分配需要给垂直互联、功率分配单独分配电路空间，且此二者要有一定安全间距，因此其占用面积较大；2，引入额外损耗；单独进行垂直互联、功率分配需要额外的走线连接垂直互联与功分器，且对于功分器分支口与公共口在一条直线上的情况，需要较长额外的走线才可以实现，因此其引入了额外的损耗。若采用简单的垂直“T”型功分过渡结构，则可以避免上述两个问题，但其无法提供功分器两分支口的隔离度，且其分支口的驻波较差。
技术实现思路
本专利技术目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种适用于三维集成电路，具有结构紧凑、隔离高，损耗低的垂直过渡与功率分配(或合成)合二为一的功率分配器。尤其是带隔离的集成垂直过渡功分器，以解决传统方案电路尺寸过大、隔离度低等技术缺陷问题。本专利技术的上述目的及优点可以通过以下方案予以实现。一种垂直集成隔离过渡功分器，包括：下表面地5、内层地6、上表面地7，插入多层介质板1的公共口集成同轴2，围绕公共口集成同轴2分布排列的金属化过孔4，通过对称公共口集成同轴2两端金属化过孔4向多层介质板1横向两边延伸的两路高阻匹配带状线10，其特征在于：刻蚀在内层地6、上表面地7之间的两路高阻匹配带状线10分别通过两两隔离，沿中心对称的两路“几”字形弯曲的隔离带状线13过渡连接两路低阻匹配带状线11，两路低阻匹配带状线11分别通过两路分支口带状线12背向级联输入端和输出端的支路端口，隔离带状线13的四路耦合带状线分别将背向的两隔离电阻14级联。通过阻抗变换来实现多层介质板1层间结构的平滑过渡以及功率高效的分配或合成。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：结构紧凑。本专利技术采用插入多层介质板1的公共口集成同轴2，围绕公共口集成同轴2分布排列的金属化过孔4，通过对称公共口集成同轴2两端金属化过孔4向多层介质板1横向两边延伸的两路高阻匹配带状线10，频宽大、布线面积小，可集成在多层电路板中，适用于三维集成电路；相比分离式架构，即先单独进行垂直互联，而后进行平面功率分配与合成，本专利技术具有结构紧凑、低损耗等优点。解决了传统架构尺寸过大、损耗低的技术缺陷问题。隔离高。本专利技术采用刻蚀在内层地6、上表面地7中间的两路高阻匹配带状线10分别通过两两隔离沿中心对称的两路“几”字形弯曲的隔离带状线13过渡连接两路低阻匹配带状线11，两路低阻匹配带状线11分别通过两路分支口带状线12背向级联输入端和输出端的支路端口，隔离带状线13的四路耦合带状线分别将背向的两隔离电阻14级联。通过阻抗变换实现了由公共口集成同轴2到两路分支口带状线12的垂直功分过渡。隔离电阻14与另一路分支口带状线相连，提供两路分支口的隔离，可为通道间提供隔离，且隔离耐受功率较大，功率衰减较小，插入损耗:≤0.5dB隔离度:≥20dB驻波比:≤1.5，每个端口的电压驻波比小，同时具备垂直过渡功能与功率分配或合成功能。相比简单垂直“T”型功分过渡结构，本专利技术具有通道间高隔离的优势，且可承受的隔离功率比传统单节威尔金森功分器大。本专利技术将垂直过渡与功率分配合二为一且带有隔离的多层电路结构除上述功能外，适用于三维集成电路。附图说明图1为本专利技术垂直集成隔离过渡功分器的三维透视图。图2是图1的俯视图。图3是图1的仿真结果示意图。图中；1为多层电路板，2为公共口集成同轴；3为金属化半盲孔，作为公共口集成同轴2的内导体，4为金属化过孔，5为下表面地；6为内层地，7为上表面地，8为下表面地5中的绝缘环带，9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直集成隔离过渡功分器，包括：下表面地(5)、内层地(6)、上表面地(7)，插入多层介质板(1)的公共口集成同轴(2)，围绕公共口集成同轴(2)分布排列的金属化过孔(4)，通过对称公共口集成同轴(2)两端金属化过孔(4)向多层介质板(1)横向两边延伸的两路高阻匹配带状线(10)，其特征在于：刻蚀在内层地(6)、上表面地(7)之间的两路高阻匹配带状线(10)分别通过两两隔离，沿中心对称的两路“几”字形弯曲的隔离带状线(13)过渡连接两路低阻匹配带状线(11)，两路低阻匹配带状线(11)分别通过两路分支口带状线(12)背向级联输入端和输出端的支路端口，隔离带状线(13)的四路耦合带状线分别将背向的两隔离电阻(14)级联；通过阻抗变换来实现多层介质板(1)层间结构的平滑过渡以及功率高效的分配或合成。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直集成隔离过渡功分器，包括：下表面地(5)、内层地(6)、上表面地(7)，插入多层介质板(1)的公共口集成同轴(2)，围绕公共口集成同轴(2)分布排列的金属化过孔(4)，通过对称公共口集成同轴(2)两端金属化过孔(4)向多层介质板(1)横向两边延伸的两路高阻匹配带状线(10)，其特征在于：刻蚀在内层地(6)、上表面地(7)之间的两路高阻匹配带状线(10)分别通过两两隔离，沿中心对称的两路“几”字形弯曲的隔离带状线(13)过渡连接两路低阻匹配带状线(11)，两路低阻匹配带状线(11)分别通过两路分支口带状线(12)背向级联输入端和输出端的支路端口，隔离带状线(13)的四路耦合带状线分别将背向的两隔离电阻(14)级联；通过阻抗变换来实现多层介质板(1)层间结构的平滑过渡以及功率高效的分配或合成。


2.如权利要求1所述的垂直集成隔离过渡功分器，其特征在于：公共口集成同轴(2)与两路分支口带状线(12)在一条直线上，且整个结构沿中心对称。


3.如权利要求1所述的垂直集成隔离过渡功分器，其特征在于：高阻匹配带状线(10)的一端连接低阻匹配带状线(11)，另一端连接公共口集成同轴(2)的金属化半盲孔，并且每路高阻匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明，张凯，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51