一种ltcc技术宽带巴伦的设计

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1、空间电子技术2010年第3期SPACEELECTR0NICTECHNOLOGY一种LTCC技术宽带巴伦的设计苏明慧于洪喜杜二旺(中国空间技术研究院西安分院，西安710000)摘要文章采用LTCC技术中一种新材料——生瓷带41110设计了一种宽带巴伦。仿真结果，带宽可达2．58GHz～7．85GHz，驻波小于1．1，幅度不平衡度小于ldB，相位不平衡度小于土5。。关键词Marchand巴伦LTCC生瓷带Lc谐振器、片式CR组件等，刚刚进入商品化阶段，0引言而利用低温共烧陶瓷(LTCC)技术将有源元件和无源元件集成在基板上的

2、技术，在我国尚处于初步的微波宽带部件一直是微波器件研发的重点，微研究开发阶段，至于将有源元件和无源元件集成的波频段宽带巴伦更是实现宽带部件的难点之一。近技术，还需要很长的路要走。年来，各种样式的巴伦层出不穷J，而与LTCC技术结合的宽带巴伦已成为研发热点]。现阶段，由2宽带巴伦的设计与仿真结果于国内LTCC工艺生产线还存在如生瓷带的选择等诸多限制，因此，对于新型生瓷带的研究已成为2．1Marchand巴伦的原理LTCC工艺生产中又一热点。文章根据经典的图1为Marchand巴伦原理示意图，每一段传输Marchand巴伦原

3、理模型给出了巴伦的设计步骤，并、线的电长度都是孚(0=90。)，信号从不平衡端口输应用LTCC技术中的一种新型生瓷带1110，设0人，两个平衡端口输出信号的相位差为180。。设计计了一种宽边耦合带线巴伦，且得到了较好的仿真结果。四段微带线的特性阻抗以及耦合段的耦合度，就可以同时实现巴伦转换和阻抗变换的功能。图2为宽边耦合线巴伦截面示意图，耦合段0、b在截面上具1LTCC技术有完全对称的结构。低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo．firedCe—ramic，LTCC)是于1982年由休斯公司开发的新型材料技术，普

4、遍应用于多层芯片线路模块化设计中。善≥它除了在成本和集成封装方面的优势外，在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及优良的高频性能等方面都显现出诱人的魅力l4]。图1Marchand巴伦原理示意图目前，在陶瓷元件自身的集成方面，一些以复合2．2Marchand巴伦的设计过程多层技术为基础的简单集成陶瓷元件，如集成片式Marchand巴伦等效电路图如图3所示，其中k、Z和kZk分别表征宽边耦合带线口、b段耦合收稿日期：2008—10—23；修回日期：2008—12—18系数及特性阻抗，z为输出段阻抗，R为负载。进一1

5、00空间电子技术2010年第3期步得到简化等效电路图2，如图4所示，其中令k=尺R=÷(10)k。=kb。k占2w[===二=]Z_Z1,2丽一一—一一-2b=——————_，其中，[==]．c0旧图2宽边耦合线巴伦截面示意图7Z4zf(11)IL七～Z，，、显而易见，合理选择z。、z、、z4、R即可＼耦合：、><_＼，，><耦合段b得到理想特性的宽边耦合带线巴伦。／、、、＼具体设计过程如图5所示。巴伦设计参数zZ图3Marchand巴伦等效电路图1一一_厂r等效电路参数(．z．z．)]一Z

6、=_一一—_一一—耦合带线a

7、，蛾特性阻抗及耦合系数(z，★：Zk)Z．~LRZ＼、L_l—、、IIl—Z一确定耦合带线4殳尺寸(6，l，wl，s2，w2)和输出带线宽度W3图4Marchand巴伦等效电路图2图5Marchand巴伦设计过程示意图最口2．3宽带巴伦的仿真结果ZlZ,／1一k(1)选取新型生瓷带41110(特性见附录)，相对介Z2=Zk,／1一(2)电常数=4．4，厚度2mm，如图6所示。其中口段+Z(3)宽边耦合带线b：1mm，s】=0．06mm，W1=0．08mm；b段宽边耦合带线s2=0．06ram，2：0．11ram，输入zt

8、：Zk2(4)带状线宽度。=0．45mm，输出带线宽度W，=R5=Rk(5)0．1mm由(1)～(5)得：√[二[k=(6)Zl+Z2+Z3(7)■一几z、r(8)图6宽带巴伦仿真模型上一，l=在该设计过程中Z=52．5t2，Z2=4912，Z3：z=(9)79Q，Z4=63，R5=72n，中心频率设计为5GHz。2010年第3期苏明慧等：一种LTCC技术宽带巴伦的设计101k=k=宽带巴伦对于该生瓷带的应用和发展提供了工程上。k6=0．65，Za=78n，Z6=65n，瓦=174I~，Zoo=35Q，瓦：140I~，z

9、0。=3oQ，Z：150l~，R：的前景，其应用可能为微波宽带元器件、部件、设备170Q。仿真结果如图7、图8所示。或系统带来极大的发展和完善。0：——№到端口2兽一20／＼／、；／、时输系数幅值、●参考文献垂q-3，回波损耗瑞口端口3，传输系数幅值ChenWeizen，ChenWenhuiandHsuKuochin