一種小型化的功率增益均衡器的製作方法

2023-10-07 21:10:49 3

專利名稱：一種小型化的功率增益均衡器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於功率器件技術領域，尤其涉及一種針對大功率行波管功率增益平坦度的調節的功率增益均衡器。
背景技術：
目前，常用的調整行波管增益平坦度的功率增益均衡器按傳輸線形式分類主要包括微帶線型，波導型和同軸線型三種。微帶線型，波導型和同軸線型的基本構成包括傳輸線主線和連接在傳輸線主線的若干個諧振吸收單元。當傳輸線主線上傳輸的能量經過某個諧振吸收單元時，該諧振吸收單元將該諧振吸收單元的諧振頻率及其附近的一部分能量耦合入諧振吸收單元內，依靠該諧振吸收單元的吸收機構將能量吸收，諧振吸收單元的吸收機構可由吸波材料或者電阻組成。通過調整諧振吸收單元的諧振頻率、吸收機構的吸收量 大小，從而得到均衡器所需要的曲線。對於微帶線型，由於主傳輸線和諧振吸收單元均位於同一空間層，因此其體積還有進一步縮小的空間，並且諧振吸收單元的Q值較同軸線型或者波導型的諧振吸收單元低，不便於實現較陡峭的衰減曲線。對于波導型和同軸線型，由於吸波材料的使用，導致仿真運算量大，設計周期較長，實物與仿真結果存在差異，需要後期調試工作，因而需要有可調諧的機械結構，所以設計結構複雜，體積較大。低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramics, LTCC)技術是由休斯公司在1982年成功研製出來的一種多層基板布線技術，具有集成度高，高頻特性優良的特點，它是把低溫共燒陶瓷粉加工製作成一定厚度並緻密的生磁帶，再在磁帶上打孔、注漿、印刷導體圖形等，可以將電容、電阻、無源部分的設計埋置入多層基板中，最終疊壓在一起，在900度左右溫度下燒結後，加工製作成高密度的多層電路。從而可以實現較高集成度，較好性能的電路功能模塊。基片集成波導(Substrate Integrated Waveguide, SIff)是由介質基片上下底面的金屬片和兩側由金屬化通孔代替的波導壁組成，可以看成是傳統金屬波導和微帶線的綜合。基片集成波導構成的諧振腔便於平面集成和具有較高的Q值。

實用新型內容本實用新型的目的是為了減小功率增益均衡器體積，提出了一種小型化的功率增益均衡器。本實用新型的技術方案是一種小型化的功率增益均衡器，包括從上到下依次層疊的微帶層、第一介質層、第一金屬層、第二介質層、第二金屬層、第三介質層和第三金屬層；所述微帶層包括傳輸線主線、第一薄膜電阻、第二薄膜電阻、第三薄膜電阻、第一金屬連接板、第二金屬連接板和第三金屬連接板，所述第一薄膜電阻、第二薄膜電阻、第三薄膜電阻分別與第一金屬連接板、第二金屬連接板和第三金屬連接板連接後依次排列連接在傳輸線主線上；所述第一介質層包括第一介質基板、第一金屬化通孔、第二金屬化通孔和第三金屬化通孔，所述第二金屬化通孔位於介質基板中心，第一金屬化通孔和第三金屬化通孔分別位於第二金屬化通孔兩側；所述第一金屬層包括虛擬金屬板、第一過孔、第二過孔和第三過孔，所述第二過孔位於虛擬金屬板中心，第一過孔和第三過孔分別位於第二過孔兩側；所述第二介質層包括第二介質基板、第一諧振腔腔壁、第二諧振腔腔壁、第一金屬化沉孔、金屬化通孔和第二金屬化沉孔，所述第一諧振腔腔壁包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列、第一金屬導帶、第二金屬化通孔陣列、第二金屬導帶和第三金屬化通孔 陣列；所述第二諧振腔腔壁包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列、第一金屬導帶、第二金屬化通孔陣列、第二金屬導帶和第三金屬化通孔陣列，所述金屬化通孔位於第二介質基板中心，第一諧振腔腔壁和第二諧振腔腔壁分別位於金屬化通孔兩側且埋置在第二介質基板中，所述第一金屬化沉孔和第二金屬化沉孔分別位於第一諧振腔腔壁和第二諧振腔腔壁的正中心，所述金屬化通孔陣列是沿著矩形外圈排列，相鄰兩金屬化通孔陣列間的金屬化過孔的孔間間距是同層金屬化過孔孔間間距的一半；所述第二金屬層包括虛擬金屬板、過孔，所述過孔位於虛擬金屬板中心；所述第三介質層包括第三介質基板、金屬化沉孔和諧振腔腔壁，所述諧振腔腔壁包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列、第一金屬導帶、第二金屬化通孔陣列、第二金屬導帶和第三金屬化通孔陣列，所述諧振腔腔壁埋置在第三介質基板中，金屬化沉孔位於諧振腔腔壁中心；所述第三金屬層包括金屬板；所述第一金屬化通孔穿過第一過孔與第一金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板相接；所述第三金屬化通孔穿過第三過孔與第二金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第三金屬連接板相接；所述第二金屬化通孔穿過第一過孔與金屬化通孔相接，再穿過過孔與金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板相接。前述虛擬金屬板採用矩陣網格狀結構。本實用新型的有益效果是本實用新型採用印刷電路的形式，省去了可調諧的機械結構，減少了設計複雜程度，同時採用低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-firedCeramics, LTCC)技術將諧振腔埋置在多層介質基板中，並用立體的錯層排列方式進一步減小了平面所佔體積，從而實現了小型化的目的。本實用新型採用了基片集成波導(Substrate Integrated Waveguide, SIff)諧振腔來作為本實用新型的諧振單元，SIW是由介質基片上下底面的金屬片和兩側由金屬化通孔組成，能量被束縛在介質基片之中，它可以看成是介質填充的波導結構，同時又可以像微帶線一樣便於平面集成。由於微帶結構是個半開放結構，有一半是暴露在空氣中的，微帶電路附近空氣中也有電磁場的分布，從而微帶結構的損耗比SIW結構的損耗大。對比波導而言，SIW由於填充了介質材料，所以SIW的損耗會比波導大。所以用SIW實現的諧振單元的Q值在波導和微帶之間。本實用新型在減小體積的同時，使用Siw諧振腔來作為諧振單元，在一定程度上保持了較高的Q值大小，這有利於實現較為陡峭的衰減曲線。

圖I是本實用新型的爆破立體結構示意圖。圖2是本實用新型俯視方向的立體結構示意圖。圖3是圖2在A-A方向的截面剖視圖。圖4是本實用新型的第一諧振腔腔壁的側視結構示意圖。圖5是本實用新型的虛擬金屬板的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明如圖I、圖2和圖3所示，一種小型化的功率增益均衡器，包括從上到下依次層疊的微帶層I、第一介質層2、第一金屬層3、第二介質層4、第二金屬層5、第三介質層6和第三金屬層7;所述微帶層I包括傳輸線主線10、第一薄膜電阻11、第二薄膜電阻12、第三薄膜電阻13、第一金屬連接板14、第二金屬連接板15和第三金屬連接板16，所述第一薄膜電阻11、第二薄膜電阻12、第三薄膜電阻13分別與第一金屬連接板14、第二金屬連接板15和第三金屬連接板16連接後依次排列連接在傳輸線主線10上；所述第一介質層2包括第一介質基板20、第一金屬化通孔21、第二金屬化通孔22和第三金屬化通孔23，所述第二金屬化通孔22位於介質基板20中心，第一金屬化通孔21和第三金屬化通孔23分別位於第二金屬化通孔22兩側；所述第一金屬層3包括虛擬金屬板30、第一過孔31、第二過孔32和第三過孔33，所述第二過孔32位於虛擬金屬板30中心，第一過孔31和第三過孔33分別位於第二過孔32兩側；所述第二介質層4包括第二介質基板40、第一諧振腔腔壁41、第二諧振腔腔壁42、第一金屬化沉孔43、金屬化通孔44和第二金屬化沉孔45。如圖4所示，所述第一諧振腔腔壁41包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列410、第一金屬導帶411、第二金屬化通孔陣列412、第二金屬導帶413和第三金屬化通孔陣列414 ;所述第二諧振腔腔壁42包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列420、第一金屬導帶421、第二金屬化通孔陣列422、第二金屬導帶423和第三金屬化通孔陣列424，所述金屬化通孔44位於第二介質基板40中心，第一諧振腔腔壁41和第二諧振腔腔壁42分別位於金屬化通孔44兩側且埋置在第二介質基板40中，所述第一金屬化沉孔43和第二金屬化沉孔45分別位於第一諧振腔腔壁41和第二諧振腔腔壁42的正中心，所述金屬化通孔陣列(410、412、414)是沿著矩形外圈排列，相鄰兩金屬化通孔陣列間的金屬化過孔的孔間間距是同層金屬化過孔孔間間距的一半；所述第一金屬化通孔陣列410與第二金屬化通孔陣列412通過第一金屬導帶411相互連接，第二金屬化通孔陣列412和第三金屬化通孔陣列414通過第二金屬導帶413相互連接，從上到下連接順序依次是第一金屬化通孔陣列410、第一金屬導帶411、第二金屬化通孔陣列412、第二金屬導帶413和第三金屬化通孔陣列414，所述第二諧振腔腔壁42結構與第一諧振腔腔壁41類似，因此不再詳細描述。所述第二金屬層5包括虛擬金屬板50、過孔51，所述過孔51位於虛擬金屬板50中心，所述虛擬金屬板50是製作方法與虛擬金屬板30相同；所述第三介質層6包括第三介質基板60、金屬化沉孔61和諧振腔腔壁62，所述諧振腔腔壁62包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列620、第一金屬導帶621、第二金屬化通孔陣列622、第二金屬導帶623和第三金屬化通孔陣列624，所述諧振腔腔壁62埋置在第三介質基板60中，金屬化沉孔61位於諧振腔腔壁62中心；所述諧振腔腔壁62結構與第一諧振腔腔壁41類似，因此不再詳細描述。 所述第三金屬層7包括金屬板70。所述第一金屬化通孔21穿過第一過孔31與第一金屬化沉孔43相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板14相接；所述第三金屬化通孔23穿過第三過孔33與第二金屬化沉孔45相接形成探針結構，該探針結構頂部與第三金屬連接板16相接；所述第二金屬化通孔22穿過第一過孔32與金屬化通孔44相接，再穿過過孔51與金屬化沉孔61相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板15相接；如圖5所示，所述虛擬金屬板30採用矩陣網格狀結構，但是為了簡化結構以便於描述，在其他附圖中，並沒有將這些矩陣網格狀結構詳細描述出來。虛擬金屬板50結構與虛擬金屬板30結構類似，因此也不再詳細描述。下面對本實施例的工作原理和過程做一個簡要說明能量由增益功率均衡器的一端流入，沿傳輸線主線10流動，當能量傳到第一薄膜電阻11時，第一個諧振腔(涉及標號30,41,50)諧振頻率及其附近的一部分能量通過薄膜電阻11，第一金屬連接板14，再經過由第一金屬化通孔21穿過第一過孔31與第一金屬化沉孔43相接形成的探針結構，在第一個諧振腔腔壁41內激起電磁振蕩，耦合進來的能量由薄膜電阻11吸收，非第一個諧振腔諧振頻率及其諧振頻率附近的能量將不流過薄膜電阻11，而是繼續向前行進；當能量傳到第二薄膜電阻12時，第二個諧振腔(涉及標號50、62、70)諧振頻率及其附近的一部分能量通過薄膜電阻12，第一金屬連接板15，再經過由第二金屬化通孔22穿過第一過孔32與金屬化通孔44相接，再穿過過孔51與金屬化沉孔61相接形成探針結構，在諧振腔腔壁62內激起電磁振蕩，耦合進來的能量由薄膜電阻12吸收，非第二個諧振腔諧振頻率及其諧振頻率附近的能量將不流過薄膜電阻12，而是繼續向前行進，當能量傳到第二薄膜電阻13時，工作原理與前面所述類似，最後沿傳輸線主線傳輸出來的能量可以實現在不同頻率點上的不同大小的能量衰減。本領域的普通技術人員將會意識到，這裡所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種小型化的功率增益均衡器，包括從上到下依次層疊的微帶層(I)、第一介質層 (2)、第一金屬層(3)、第二介質層(4)、第二金屬層(5)、第三介質層(6)和第三金屬層(7)； 所述微帶層(I)包括傳輸線主線(10)、第一薄膜電阻(11)、第二薄膜電阻(12)、第三薄膜電阻(13)、第一金屬連接板(14)、第二金屬連接板(15)和第三金屬連接板(16)，所述第一薄膜電阻(11)、第二薄膜電阻(12)、第三薄膜電阻(13)分別與第一金屬連接板(14)、第二金屬連接板(15)和第三金屬連接板(16)連接後依次排列連接在傳輸線主線(10)上；所述第一介質層(2)包括第一介質基板(20)、第一金屬化通孔(21)、第二金屬化通孔(22)和第三金屬化通孔(23)，所述第二金屬化通孔(22)位於介質基板(20)中心，第一金屬化通孔(21)和第三金屬化通孔(23)分別位於第二金屬化通孔(22)兩側； 所述第一金屬層(3)包括虛擬金屬板(30)、第一過孔(31)、第二過孔(32)和第三過孔(33)，所述第二過孔(32)位於虛擬金屬板(30)中心，第一過孔(31)和第三過孔(33)分別位於第二過孔(32)兩側； 所述第二介質層(4)包括第二介質基板(40)、第一諧振腔腔壁(41)、第二諧振腔腔壁(42)、第一金屬化沉孔(43)、金屬化通孔(44)和第二金屬化沉孔(45)，所述第一諧振腔腔壁(41)包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列(410)、第一金屬導帶(411)、第二金屬化通孔陣列(412)、第二金屬導帶(413)和第三金屬化通孔陣列(414);所述第二諧振腔腔壁(42)包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列(420)、第一金屬導帶(421)、第二金屬化通孔陣列(422)、第二金屬導帶(423)和第三金屬化通孔陣列(424)，所述金屬化通孔(44)位於第二介質基板(40)中心，第一諧振腔腔壁(41)和第二諧振腔腔壁(42)分別位於金屬化通孔(44)兩側且埋置在第二介質基板(40)中，所述第一金屬化沉孔(43)和第二金屬化沉孔(45)分別位於第一諧振腔腔壁(41)和第二諧振腔腔壁(42)的正中心，所述金屬化通孔陣列(410、412、414)是沿著矩形外圈排列，相鄰兩金屬化通孔陣列間的金屬化過孔的孔間間距是同層金屬化過孔孔間間距的一半； 所述第二金屬層(5)包括虛擬金屬板(50)、過孔(51)，所述過孔(51)位於虛擬金屬板(50)中心； 所述第三介質層(6)包括第三介質基板(60)、金屬化沉孔￠1)和諧振腔腔壁(62)，所述諧振腔腔壁￠2)包括從上往下依次層疊的第一金屬化通孔陣列￠20)、第一金屬導帶(621)、第二金屬化通孔陣列(622)、第二金屬導帶(623)和第三金屬化通孔陣列(624)，所述諧振腔腔壁￠2)埋置在第三介質基板￠0)中，金屬化沉孔￠1)位於諧振腔腔壁(62)中心； 所述第三金屬層(7)包括金屬板(70)； 所述第一金屬化通孔(21)穿過第一過孔(31)與第一金屬化沉孔(43)相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板(14)相接； 所述第三金屬化通孔(23)穿過第三過孔(33)與第二金屬化沉孔(45)相接形成探針結構，該探針結構頂部與第三金屬連接板(16)相接； 所述第二金屬化通孔(22)穿過第一過孔(32)與金屬化通孔(44)相接，再穿過過孔(51)與金屬化沉孔(61)相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板(15)相接。
2.根據權利要求I所述的一種小型化的功率增益均衡器，其特徵在於，所述虛擬金屬板(30、50)採用矩陣網格狀結構。
專利摘要本實用新型涉及一種小型化的功率增益均衡器，包括從上到下依次層疊的微帶層、第一介質層、第一金屬層、第二介質層、第二金屬層、第三介質層和第三金屬層；所述第一金屬化通孔穿過第一過孔與第一金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板相接；所述第三金屬化通孔穿過第三過孔與第二金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第三金屬連接板相接；所述第二金屬化通孔穿過第一過孔與金屬化通孔相接，再穿過過孔與金屬化沉孔相接形成探針結構，該探針結構頂部與第一金屬連接板相接。其有益效果採用低溫共燒陶瓷技術將諧振腔埋置在多層介質基板中，並用立體的錯層排列方式減小了平面所佔體積，實現了小型化的目的。
文檔編號H01J23/14GK202585322SQ201220171549
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者王志剛, 王歡, 延波, 徐銳敏 申請人:電子科技大學