多頻合路開關電路的制作方法

本發明涉及高頻信號處理設備，特別是與射頻、毫米波信號的傳輸有關。

背景技術：

隨著北斗導航系統的快速發展，結合北斗衛星應用產業發展模式，目前，相關的企業已著手從事北斗導航關鍵組件、器件、芯片的研發，并以應用為牽引，提升關鍵技術的自主創新能力，從而搶奪市場商機，推動北斗產業發展。

隨著高新技術的不斷發展，北斗導航對系統的高性能、高可靠、小型化配備的要求和需求越來越迫切。不僅要求系統在性能上滿足要求，而且在體積、質量、可靠性方面的要求也非常苛刻。多頻合路開關電路就是在此需求下自主創新研制和發明的新產品，它是北斗手持設備、北斗RNSS、RDSS多模接收機等核心器件之一，它對開發和推廣北斗導航相關系統具有實際應用價值。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提出一種多頻合路開關電路，集成度高、體積小、相對帶外抑制度高、開關速度快、插入損耗小并且一致性好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括：提供一種多頻合路開關電路，其包括：一多層基板；一電路結構，集成在該多層基板上，該電路結構包括一微波開關電路、與該微波開關電路相連的一濾波電路、與該濾波電路的輸出相連的一匹配隔離電路以及與該匹配隔離電路的輸出相連的一扼流電路；以及多個引腳，與該電路結構相連并裸露于該多層基板的底部；其中，該濾波電路、匹配隔離電路以及扼流電路均為采用LC集總參數形式的無源電路，這些無源電路全部內埋在該多層基板的內部，集總電感、電容為三維立體結構。

在一些實施例中，該濾波電路與該扼流電路設置在該多層基板的底部；該匹配隔離電路設置在該多層基板的中部；該微波開關電路設置在該多層基板的頂側表面上。

在一些實施例中，由上往下，該多層基板包括一第一介質層、一第二介質層和一第三介質層，其中，該匹配隔離電路設置在第二介質層，該濾波電路與扼流電路設置在第三介質層。

在一些實施例中，這些引腳均呈“工”字形，在該多層基板的底面和側面均有相應的可焊接區。

在一些實施例中，該多層基板由多層介質堆棧或層壓而疊成。

在一些實施例中，這些介質的材質為LTCC、HTCC或者PCB。

在一些實施例中，該微波開關電路包括三個單元，每個單元包括一受控開關；該濾波電路包括一高通濾波子電路、一低通濾波子電路以及一帶通濾波子電路，這些濾波子電路分別與這三個受控開關相連。

在一些實施例中，每路受控開關為單刀雙擲開關，該單刀雙擲開關的一種切換選擇與一個對應的濾波子電路相連。

在一些實施例中，該單刀雙擲開關的另一種切換選擇經由一個輸出隔直電容與一個輸出引腳相連，該單刀雙擲開關與該輸出隔直電容設置在該多層基板的頂側表面上。

在一些實施例中，每個單元還包括串設在該受控開關與一輸入引腳之間的一輸入隔直電容，該受控開關與該輸入隔直電容均設置在該多層基板的頂側表面上。

與現有技術相比，本發明的多頻合路開關電路，通過巧妙地在多層基板上集成電路結構并設置與電路結構相連的引腳，集成度高、體積小、相對帶外抑制度高、開關速度快、插入損耗小并且一致性好。

附圖說明

圖1是本發明的多頻合路開關電路的電原理框圖。

圖2a、2b和2c是本發明的多頻合路開關電路中三個微波開關電路的電路圖。

圖3a、3b和3c是本發明的多頻合路開關電路中低通子濾波電路、帶通子濾波電路及高通子濾波電路的電路圖。

圖4是本發明的多頻合路開關電路中匹配隔離電路的電路圖。

圖5是本發明的多頻合路開關電路中扼流電路的電路圖。

圖6是本發明的多頻合路開關電路的結構示意。

其中，附圖標記說明如下：1微波開關電路 2濾波電路 3匹配隔離電路 4扼流電路 5 引腳 6第一介質層線路 7 第二介質層線路 8 第三介質層線路 9 多層基板 91 第一介質層92 第二介質層93 第三介質層10 電路結構 11、12、13單元 21 低通濾波器 22 帶通濾波器 23 高通濾波器 61帶通濾波器線路 62 高通濾波器線路 63 低通濾波器線路 64 匹配隔離電路線路 71帶通濾波器線路 72 高通濾波器線路 73 低通濾波器線路 74 匹配隔離電路線路。

具體實施方式

為了詳細說明本發明的構造及特點所在，茲舉以下較佳實施例并配合附圖說明如下。

本發明提出一種多頻合路開關電路，是在一襯底上集成一電路結構，該電路結構包括：微波開關電路，濾波電路，匹配隔離電路以及扼流電路。其可實現多端口的微波信號，各端口輸入不同頻率的微波信號，同時合路至共用端口輸出，或可將多端口的微波信號同時分別從各自相連接的微波開關電路的另外一端口輸出。

本發明的多頻合路開關電路在北斗導航相關系統的主要功能是實現系統外置天線與內置多模天線間的相互切換，并可為內置有源多模天線提供直流電壓通道，其應用同時也可推廣于相關的通信設備、系統中。

本發明的多頻合路開關電路的襯底是由多層介質，可以是LTCC介質、HTCC介質或多層PCB介質，堆棧或層壓而疊成的基板。濾波電路、匹配隔離電路以及扼流電路、開關控制線路等都高密度地集成在多層介質基板內部。微波開關電路和隔直電容放置在襯底頂層。輸入、輸出以及控制端口的表貼結構設計成“工”字形，便于貼裝和集成于系統中。

本發明的多頻合路開關電路，通過巧妙地在多層基板上集成電路結構并設置與電路結構相連的引腳，集成度高、體積小、相對帶外抑制度高、開關速度快、插入損耗小并且一致性好。

參見圖1至圖6，圖1是本發明的多頻合路開關電路的電原理框圖。圖2a、2b和2c是本發明的多頻合路開關電路中三個微波開關電路的電路圖。圖3a、3b和3c是本發明的多頻合路開關電路中低通子濾波電路、帶通子濾波電路及高通子濾波電路的電路圖。圖4是本發明的多頻合路開關電路中匹配隔離電路的電路圖。圖5是本發明的多頻合路開關電路中扼流電路的電路圖。圖6是本發明的多頻合路開關電路的結構示意。

本發明的多頻合路開關電路大致包括：一多層基板9；一電路結構10，集成在該多層基板9上；以及多個引腳5，與該電路結構10相連并裸露于該多層基板9的底部。

該電路結構10包括一微波開關電路1、與該微波開關電路1相連的一濾波電路2、與該濾波電路2的輸出相連的一匹配隔離電路3以及與該匹配隔離電路3的輸出相連的一扼流電路4。其中，該濾波電路2、匹配隔離電路3以及扼流電路4均為采用LC集總參數形式的無源電路，這些無源電路全部內埋在該多層基板9的內部，集總電感、電容為三維立體結構。

參見圖6，該濾波電路2與扼流電路4設置在該多層基板9的底部，該匹配隔離電路3設置在該多層基板9的中部；該微波開關電路1設置在該多層基板9的頂側表面上。

由上往下，該多層基板9包括一第一介質層91、一第二介質層92和一第三介質層93。其中，該匹配隔離電路3設置在第二介質層92，該濾波電路2與扼流電路4設置在第三介質層93。

這些引腳5均呈“工”字形，在該多層基板9的底面和側面均有相應的可焊接區。該多層基板9由多層介質堆棧、層壓而疊成。這些介質的材質為LTCC、HTCC或者PCB。該電路結構10還包括設置在第一介質層91上的線路6，設置在第二介質層92上的線路7以及設置在第三介質層93上的線路8。

該微波開關電路1包括三個單元11、12、13，每個單元11、12、13包括一受控開關和串設在該受控開關與一輸入引腳之間的一輸入隔直電容。該受控開關與該輸入隔直電容均設置在該多層基板的頂側表面上。具體而言，該受控開關為單刀雙擲開關，該單刀雙擲開關的一種切換選擇與一個對應的濾波子電路21、22、23相連。該單刀雙擲開關的另一種切換選擇經由一個輸出隔直電容與一個輸出引腳相連。該單刀雙擲開關與該輸出隔直電容均設置在該多層基板9的頂側表面上。這三路單刀雙擲開關分別經由三個輸入隔直電容與三個輸入引腳相連，該單刀雙擲開關與該輸入隔直電容設置在該多層基板的頂側表面上。

該濾波電路2包括一高通濾波子電路23、一低通濾波子電路21以及一帶通濾波子電路22，這些濾波子電路21、22、23分別與這三路受控開關相連。線路6包括帶通濾波器線路61、高通濾波器線路62、低通濾波器線路63以及匹配隔離電路線路64。線路7包括帶通濾波器線路71、高通濾波器線路72、低通濾波器線路73以及匹配隔離電路線路74。線路8包括匹配隔離電路線路。

參見圖1，該微波開關電路1包括三個單元11、12和13。其中，單元11的第一輸入端 外接微波信號，第二輸入端A1外接控制電平CA，第三輸入端B1外接控制電平CB，當開關控制信號CA為高電平、CB為低電平時，外接微波信號從第一輸出端輸出，第一輸出端接低通濾波電路21的輸入端，當開關控制信號CA為低電平、CB為高電平時，外接微波信號從第二輸出端輸出，第二輸出端外接外置天線接口B32，從第二輸出端輸出微波信號可通過外置天線接收或發射。

類似地，單元12的第一輸入端外接微波信號，第二輸入端A2外接控制電平CA，第三輸入端B2外接控制電平CB，當開關控制信號CA為高電平、CB為低電平時，外接微波信號從第一輸出端輸出，第一輸出端接帶通濾波電路22輸入端，當開關控制信號CA為低電平、CB為高電平時，外接微波信號從第二輸出端輸出，第二輸出端外接外置天線接口L2，從第二輸出端輸出微波信號可通過外置天線接收或發射。

類似地，單元13的第一輸入端外接微波信號，第二輸入端A3外接控制電平CA，第三輸入端B3外接控制電平CB，當開關控制信號CA為高電平、CB為低電平時，外接微波信號從第一輸出端輸出，第一輸出端接高通濾波電路23的輸入端，當開關控制信號CA為低電平、CB為高電平時，外接微波信號從第二輸出端輸出，第二輸出端外接外置天線接口S2，從第二輸出端輸出微波信號可通過外置天線接收或發射。

低通濾波電路21的輸入端接單元11的第一輸出端，低通濾波電路21主要作用是對單元11的第一輸出端輸出的微波信號進行選頻、濾波。低通濾波電路21的輸出端接匹配隔離電路3的第一輸入端。

帶通濾波電路22輸入端接單元12的第一輸出端，帶通濾波電路22主要作用是對單元12的第一輸出端輸出的微波信號進行選頻、濾波。帶通濾波電路22輸出端接匹配隔離電路3的第二輸入端。

高通濾波電路23輸入端接單元13的第一輸出端，高通濾波電路23主要作用是對單元13的第一輸出端輸出的微波信號進行選頻、濾波。高通濾波電路23輸出端接匹配隔離電路3的第三輸入端。

匹配隔離電路3的第一輸入端接低通濾波電路21的輸出端，第二輸入端接帶通濾波電路22的輸出端，第三輸入端接高通濾波電路23的輸出端。匹配隔離電路3的輸出端接扼流電路4的輸出端VCC1和內置多模天線接口BSL。匹配隔離電路3主要作用是將各輸入端口輸入的微波信號合路成一個端口輸出，并且保證輸入的微波信號彼此不影響各自通道的濾波電路。

扼流電路4的輸入端VCC外接直流電壓通道，輸出端VCC1接匹配隔離電路3的輸出端和內置多模天線接口BSL。扼流電路4作用主要為內置有源多模天線提供直流電壓。

參見圖2a，單元11中的單刀雙擲開關N1的第1腳接隔直電容C1一端，隔直電容C1另一端為單元11的第一輸入端，單刀雙擲開關N1的第2腳為單元11的第一輸出端，單刀雙擲開關N1的第3腳接隔直電容C4一端，隔直電容C4另一端為微波開關電路單元11的第二輸出端，單刀雙擲開關N1的第4腳為單元11的第二輸入端A1，單刀雙擲開關N1的第5腳為單元11的第三輸入端B1。

參見圖2b，單元12中的單刀雙擲開關N2的第1腳接隔直電容C2一端，隔直電容C2另一端為單元12的第一輸入端，單刀雙擲開關N2的第2腳為單元12的第一輸出端，單刀雙擲開關N2的第3腳接隔直電容C5一端，隔直電容C5另一端為單元12的第二輸出端，單刀雙擲開關N2的第4腳為單元12的第二輸入端A2，單刀雙擲開關N2的第5腳為單元12的第三輸入端B2。

參見圖2c，單元13中的單刀雙擲開關N3的第1腳接隔直電容C3一端，隔直電容C3另一端為單元13的第一輸入端，單刀雙擲開關N3的第2腳為單元13的第一輸出端，單刀雙擲開關N3的第3腳接隔直電容C6一端，隔直電容C6另一端為單元13的第二輸出端，單刀雙擲開關N3的第4腳為單元13的第二輸入端A3，單刀雙擲開關N3的第5腳為單元13的第三輸入端B3。

參見圖3a，低通濾波電路21由電感、、，電容、、等LC集總元件組成一個三階濾波電路。電容一端接接地，另一端接電感的一端。電感的另一端與串聯電容和電感的一個公共端為低通濾波電路21的第1腳。由于低通濾波電路21的第1腳內埋在多層基板9的內部，無法與頂層的單元11的第一輸出端連接，因此需要通過設計一定長度的附加線段將二者連接起來，從而形成了附加電感。附加電感的一端連接低通濾波電路21的第1腳，附加電感的另一端為低通濾波電路21的輸入端。電容的一端接接地、另一端接電感的一端，電感的另一端與串聯電容和電感的另一個公共端為低通濾波電路21的輸出端，輸出端接匹配隔離電路3的第一輸入端。為了減小附加電感惡化低通濾波電路21的濾波功能，在具體設計時，將匹配隔離電路3的第一輸入端中的電感納入低通濾波電路21中，從而使低通濾波電路21由原來的三階電路變成了五階電路，通過調節附加電感和電感能優化低通濾波電路21的電性能。

參見圖3b，帶通濾波電路22包括電感、，電容、、、等LC集總元件。并聯電感和電容的一端接地，另一端接電容、的一端，電容的另一端為帶通濾波電路22的第1腳。由于帶通濾波電路22的第1腳內埋在多層基板9的內部，無法與頂層的單元12的第一輸出端連接，因此需要通過設計一定長度的附加線段將二者連接起來，從而形成了附加電感。附加電感的一端連接帶通濾波電路22的第1腳，附加電感的另一端為帶通濾波電路22的輸入端。并聯電感和電容的一端接地，另一端接電容的另一端。此共用端為帶通濾波電路22的輸出端，輸出端接匹配隔離電路3的第二輸入端。

參見圖3c，高通濾波電路23包括電感、，電容、、、等LC集總元件。并聯電感和電容的一端接地，另一端接電容、的一端，電容的另一端為高通濾波電路23的第1腳。由于高通濾波電路23的第1腳內埋在多層基板9的內部，無法與頂層的單元13的第一輸出端連接，因此需要通過設計一定長度的附加線段將二者連接起來，從而形成了附加電感。附加電感的一端連接高通濾波電路23的第1腳，附加電感的另一端為高通濾波電路23的輸入端，并聯電感和電容的一端接地，另一端接電容的另一端，此共用端為高通濾波電路23的輸出端，輸出端接匹配隔離電路3的第三輸入端。值得一提的是，這里所稱的高通只是一個稱呼而已，因為當高通頻率到一定帶寬后，其濾波曲線特性與帶通濾波器一致，所以該電路在設計時，其實是采用帶通濾波器原理進行設計的，為了區分前述的帶通濾波電路22，本發明將對應上端頻率的濾波器，稱為高通濾波器。

參見圖4，匹配隔離電路3包括電感、，電容、等LC集總元件。電容一端接地，另一端接電感的一端，此共用端為匹配隔離電路3的第一輸入端，第一輸入端接低通濾波電路21的輸出端。電容一端接地，另一端接電感的另一端和電感的一端，此共用端為匹配隔離電路3的第二輸入端，第二輸入端接帶通濾波電路22的輸出端。電感的另一端接高通濾波電路23的輸出端和隔直電容C7的一端，此共用端為匹配隔離電路3的第三輸入端，第三輸入端接高通濾波電路23的輸出端，隔直電容C7的另一端為匹配隔離電路3的輸出端。其中，隔直電容C7主要是阻止通過扼流電路4的外加直流電壓流入匹配隔直電路3內。

參見圖5，扼流電路4由扼流電感構成，扼流電感的輸入端VCC外接直流電源，輸出端VCC1接匹配隔直電路3的輸出端和內置多模天線的接口BSL。

本發明的多頻合路開關電路，通過巧妙地在多層基板9上集成電路結構10并設置與電路結構10相連的引腳5，集成度高、體積小、相對帶外抑制度高、開關速度快、插入損耗小并且一致性好。

以上，僅為本發明之較佳實施例，意在進一步說明本發明，而非對其進行限定。凡根據上述之文字和附圖所公開的內容進行的簡單的替換，都在本專利的權利保護范圍之列。