基于ltcc的限幅保護(hù)式s波段接收組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多芯片接收組件，特別是涉及一種基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件。
【背景技術(shù)】
[0002]接收組件的任務(wù)是將天線送來的射頻信號(hào)下變頻到中頻，要求組件具有較高的靈敏度和頻率穩(wěn)定度，組件也應(yīng)充分考慮使用壽命及使用安全性的要求。一般來說，接收組件的體系結(jié)構(gòu)主要有超外差式、零中頻式、雙中頻式和低中頻式。超外差式體系結(jié)構(gòu)主要具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)通過合理地選擇中頻和濾波器，可以提高系統(tǒng)的選擇性和靈敏度；(2)通過合理地分配增益，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定度，減小雜波干擾；(3)可以實(shí)現(xiàn)較低固定中頻的數(shù)模轉(zhuǎn)換。因此，這類型的體系結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是可靠的接收組件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0003]隨著單片微波集成電路(MMIC)，收/發(fā)組件在民用、軍用雷達(dá)和通訊系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，迫切需要采用重量輕、體積小、成本低和可靠性高的微波多芯片組件(MMCM)技術(shù)?，F(xiàn)有的PCB組裝技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，主要表現(xiàn)在:(1)雙層PCB板滿足不了組件小型化的要求；(2)多層PCB板的盲孔、層壓工藝對(duì)于微波信號(hào)會(huì)引入較大寄生參數(shù)，且多層PCB板的盲孔工藝不夠靈活，通常是從頂層過孔到中間某一層，不能實(shí)現(xiàn)中間某一層到中間另一層的連接；(3)多層PCB板材料的熱膨脹系數(shù)與GaAs芯片的熱膨脹系數(shù)相差較大，GaAs芯片不能直接粘接在PCB板上，所以通常需將GaAs芯片封裝后再燒結(jié)在PCB基板上，封裝后體積自然增大。而LTCC材料的熱膨脹系數(shù)和GaAs材料的熱膨脹系數(shù)相近，芯片可直接粘結(jié)在LTCC基板上，通過金絲鋁絲的鍵合實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。
[0004]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)MMCM的一種理想的組裝技術(shù)，它提供了比傳統(tǒng)的厚膜、薄膜技術(shù)更加靈活的設(shè)計(jì)方法，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)從頂層和中間層、中間層之間的任意傳輸?？梢院芊奖愕貙aAs芯片、微波傳輸線、邏輯控制線和電源線等組合在同一個(gè)LTCC三維微波傳輸結(jié)構(gòu)中。
[0005]如何提供一種體積小、集成度高、可靠性好、防燒毀、使用壽命長(zhǎng)的基于LTCC的S波段多芯片接收組件是本技術(shù)領(lǐng)域一直渴望解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小、集成度高、可靠性好、防燒毀的基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件，包括限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級(jí)增益放大器、第二級(jí)增益放大器、解調(diào)器、頻率綜合器、第一 RF變壓器、第二 RF變壓器、頻率合成器、濾波器、第三級(jí)增益放大器、衰減器和第四級(jí)增益放大器，接收信號(hào)依次通過限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級(jí)增益放大器和第二級(jí)增益放大器與解調(diào)器的第一輸入端相連，解調(diào)器的第二輸入端與頻率綜合器相連，解調(diào)器的輸出端分別通過第一 RF變壓器、第二 RF變壓器與頻率合成器連接，頻率合成器依次通過濾波器、第三級(jí)增益放大器和衰減器與第四級(jí)增益放大器連接；
[0008]所述的低噪聲放大器包括:
[0009]—個(gè)共源或共發(fā)射極輸入放大晶體管對(duì):第一場(chǎng)效應(yīng)管M1、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4 ;
[0010]一個(gè)共柵或共基放大晶體管對(duì):第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3 ;
[0011]尾電流源管和帶有緊密耦合差分電感的輸出負(fù)載電路；
[0012]所述的第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極與射頻輸入連接，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極通過第一負(fù)反饋電感L0與尾電流源管M5連接，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極相連；第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的源極通過第二負(fù)反饋電感L1與尾電流源管M5連接，第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極與第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極相連，第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極連接直流偏置電壓DCBIAS_2，第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極連接直流偏置電壓DCBIAS_1，第二場(chǎng)效應(yīng)管M2和第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極分別與輸出負(fù)載電路相連；
[0013]所述基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件采用LTCC多層互連基板，所述LTCC多層互連基板為三維微波傳輸結(jié)構(gòu)，采用疊層通孔實(shí)現(xiàn)微波垂直互聯(lián)，表面印刷傳輸線實(shí)現(xiàn)平面互聯(lián)。
[0014]所述的低噪聲放大器還包括耦合電容C0，耦合電容C0的一端與第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極相連，另一端連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極的公共連接點(diǎn)。
[0015]所述尾電流源管M5的漏極連接在第一負(fù)反饋電感L0和第二負(fù)反饋電感L1的公共連接點(diǎn)上，尾電流源管M5的柵極連接直流偏置電壓，尾電流源管M5的源極連接備用電源Vss。
[0016]所述的輸出負(fù)載電路包括由第一電容C1、第四電感L4組成的左側(cè)單端諧振回路和由第二電容C2、第五電感L5組成的右側(cè)單端諧振回路；第一電容C1、第四電感L4、第五電感L5和第二電容C2的一端分別與電源電壓Vcc連接，第一電容Cl和第四電感L4的另一端與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極相連，第二電容C2和第五電感L5的另一端與第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極連接。
[0017]所述的LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體，每層LTCC生瓷胚體的厚度為127μπι，所述LTCC多層互連基板的厚度小于1.1mm。LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體燒結(jié)而成，其中射頻信號(hào)線與邏輯控制線分開設(shè)計(jì)，分布在基板的兩面；邏輯控制線和電源線分布在基板的同一面；中間層設(shè)置大面積金屬地層，在保證了接地良好的情況下增強(qiáng)了信號(hào)之間的隔離。
[0018]所述基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件還包括砷化鎵的MMIC芯片，通過環(huán)氧導(dǎo)電膠粘接的方法將MMIC芯片粘接到LTCC多層互連基板上；
[0019]所述MMIC芯片采用金絲鍵合的方法實(shí)現(xiàn)互連。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]1)將芯片級(jí)元器件和LTCC工藝結(jié)合，將微波傳輸、邏輯控制、電源管理等功能很好地集成在LTCC三維傳輸系統(tǒng)中，大大縮小了接收組件的體積(縮小了近四分之一)。
[0022]2)通過可變?cè)鲆娣糯笃鹘Y(jié)合數(shù)控衰減器來完成增益調(diào)節(jié)范圍及精度，相比單一的可變?cè)鲆娣糯笃骰驍?shù)控衰減器完成的精度調(diào)節(jié)更好。
[0023]3)限幅器將輸入信號(hào)幅度限定在規(guī)定范圍內(nèi)，輸入電壓超過或低于參考值時(shí)，輸出電壓被限制在限幅電平，起到了很好的限幅保護(hù)作用，可有效防止接收組件燒毀，延長(zhǎng)了組件使用壽命。
[0024]4)采用四級(jí)放大器，增益可達(dá)74dB。
[0025]5)微波信號(hào)容易串?dāng)_，通過中間層設(shè)置大面積金屬地層將射頻信號(hào)與邏輯控制分開設(shè)計(jì)，保證接地良好的情況下增強(qiáng)了信號(hào)之間的隔離。
[0026]6)在低噪聲放大器第一場(chǎng)效應(yīng)管的反向放大輸出端與第四場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端之間設(shè)有耦合電容C0，初步產(chǎn)生了大致對(duì)稱的差分信號(hào)；輸出負(fù)載采用緊密耦合電感和諧振電容實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提高了差分輸出增益相位的平衡性和穩(wěn)健性；在第二級(jí)放大電路與尾電流源電路之間(即第四晶體管與尾電流源管之間)增設(shè)了負(fù)反饋電感L1，增加了電路對(duì)稱性，提高了電路共模抑制能力，有助于提高差分輸出增益相位的平衡性；第一負(fù)反饋電感L0與第二負(fù)反饋電感L1也可為緊密耦合差分電感，進(jìn)一步改善了差分輸出信號(hào)增益相位的平衡性；該低噪放電路的性能對(duì)元件變化不敏感，在組件變化時(shí)具有優(yōu)良的魯棒性，同時(shí)具有良好的共模干擾性能和對(duì)介質(zhì)基底噪聲的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型低噪聲放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型LTCC多層互連基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0031]如圖1所示，基于LTCC的限幅保護(hù)式S波段接收組件，包括限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級(jí)增益放大器、第二級(jí)增益放大器、解調(diào)器、頻率綜合器、第一 RF變壓器、第二 RF變壓器、頻率合成器、濾波器、第三級(jí)增益放大器、衰減器和第四級(jí)增益放大器，接收信號(hào)依次通過限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級(jí)增益放大器和第二級(jí)增益放大器與解調(diào)器的第一輸入端相連，解調(diào)器的第二輸入端與頻率綜合器相連，解調(diào)器的輸出端分別通過第一 RF變壓器、第二 RF變壓器與頻率合成器連接，頻率合成器依次通過濾波器、第三級(jí)增益放大器和衰減器與第四級(jí)增益放大器連接。輸入信號(hào)首先經(jīng)過限幅器的限幅處理，低噪聲放大器對(duì)限幅處理后的信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大后輸入到頻帶可調(diào)濾波器，頻帶可