[发明专利]基于薄膜集成无源器件工艺的宽带小型化威尔金森功分器及其制备方法

说明书

基于薄膜集成无源器件工艺的宽带小型化威尔金森功分器及其制备方法，本发明属于微波器件领域，它为了解决现有平面级联结构的威尔金森功率分配器的尺寸较大，器件可靠性较低的问题。本发明威尔金森功分器的电路是在输入端口与一号输出端口之间通过依次串联的RC滤波器、一号传输线等效组件、二号传输线等效组件相连接；输入端口与二号输出端口之间通过依次串联的RC滤波器、三号传输线等效组件、四号传输线等效组件相连接。本发明采用微纳加工技术在砷化镓晶元上进行六层薄膜型无源集成器件的制造，使得尺寸大幅度减小，该威尔金森功分器的尺寸仅为1.5mm×3mm×0.65mm。而且本发明的制造工艺精度高，器件性能稳定。

技术领域

本发明属于微波器件领域，具体涉及一种小型化宽带威尔金森功率分配器及其制备方法。

背景技术

威尔金森功率分配器是一种可以将输入信号分成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无源器件，其主要技术参数有功率损耗包括中心频率、插入损耗、反射损耗、功率分配端口间的隔离度、和频带宽度等。功分器广泛应用于射频/微波前端通信系统，如混频器，乘法器，功率放大器和天线阵列之中。为了满足人们对通信系统越来越高的要求，宽带小型化功分器是目前的一个研究的热点。

利用分段传输线、使用右/左手传输线、以及附加隔离网络等方法可以增加威尔金森功分器的频带宽度。其中应用最广泛的方法是采用多节拓扑网络。每一节由四分之一波长线组成。然而这种基于微带线的多节威尔金森功分器会占有较大的电路面积，增加了制造成本并增加额外的插入损耗，而且不易与其他电路模块集成。

常用的减小面积的方法是采用分立元件电路代替四分之一波长传输线，这种制作方法因其制作难度低，制作时间短，成本低廉，但是由于需要大量器件线焊可能会增加额外的时间成本和寄生参数。除了采用PCB加工工艺外，低温共烧陶瓷(LTCC)技术以及互补金属氧化物半导体(CMOS)技术也被广泛应用于制造功率分配器。LTCC技术有利于提高电路系统的品质因子；可以制作线宽小于50μm的细线结构电路；可适应大电流及耐高温特性要求，可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，有利于提高电路的组装密度。然而采用LTCC工艺将会大大增加生产成本，且如果烧结致密化速度不易匹配则容易导致烧成后基板表面不平整、翘曲、分层，金属布线的附着力下降。CMOS工艺可以将各个模块制作在芯片中，有利于降低成本实现芯片小型化，工艺比较复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有平面级联结构的威尔金森功率分配器的尺寸较大，器件可靠性较低的问题，而提供基于薄膜集成无源器件工艺的宽带小型化威尔金森功分器及其制备方法。

本发明基于薄膜集成无源器件工艺的宽带小型化威尔金森功分器包括输入端口port1、一号输出端口port2、二号输出端口port3、两个RC滤波器和四个传输线等效组件，该宽带小型化威尔金森功分器的电路是在输入端口port1与一号输出端口port2之间通过依次串联的第一RC滤波器、一号传输线等效组件、二号传输线等效组件相连接，其中一号传输线等效组件是由一号电感L₁、一号电容C₁和二号电容C₂组成π型电路，一号电容C₁的一端与一号电感L₁相连，一号电容C₁的另一端接地，二号电容C₂的一端与一号电感L₁相连，二号电容C₂的另一端接地；二号传输线等效组件由三号电感L₃、五号电容C₅和六号电容C₆组成π型电路，五号电容C₅的一端与三号电感L₃相连，五号电容C₅的另一端接地，六号电容C₆的一端与三号电感L₃相连，六号电容C₆的另一端接地；