基于LTCC的高集成度射频前端研究

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1、基于LTCC的高集成度射频前端研究卢胜军林逸群张锦旗钱捷中国电子科技集团公司第三十六研究所摘要：针对现代通信电子战系统对小型化射频前端的需求，该文基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术研制出工作在303000MHz,具有高集成度的射频前端模组。该模组尺寸仅为48mmX46mmX12mm，质量仅为68.5g,在满足技术指标的同时，体积与质量均减小到原有产品的1/7。此外，该文还对三维互联和隔离度优化等高度集成关键技术进行了总结和分析。关键词：通信屯子战;低温共烧陶瓷;射频前端;高集成度;作者简介：卢胜军(1973-)，男，浙江东阳人，高级工程师，主要从事射频微系

2、统、LTCC集成技术、频率合成器的研究。收稿日期：2017-08-28StudyonHighIntegrationRadioFrequencyFront-endBasedonLTCCLUShengjunLINYiqunZHANGJinqiQIANJieNo.36ResearchInstituteofCETC;Abstract：AimingatthedemandforminiaturizedRFfront-endformoderncommunicationselectronicwarfaresystems,a30*000MHzhighintegration

3、radiofrequencyfront-endmodulebasedonLTCCtechnologyhasbeendeveloped.Thesizeofthemoduleis48mmX46mmX12mm,andweightisonly68-5g.Boththevolumeandweightarcreducedto1/7oftheoriginalproductwhilemeetingthetechnicalspecifications.Thekeytechnologiesofhighintegrationsuchas3~Dinterconnectionan

4、disolationoptimizationarealsosummarizedandanalyzedinthispaper.Keyword：communicationelectronicwarferre;LTCC;radiofrequencyfront-end;highReceived：2017-08-280引言未来电子装备对体积的要求日益严苛，在系统中占有重要地位的射频前端也必然朝高集成、小体积和高性能的方向快速发展。低温共烧陶瓷(LTCC)技术集高密度多层互联、埋置无源元件和气密性封装等多种特点于一体，是满足射频前端高密度集成的重要手段[1-2]o木

5、文基于LTCC技术开展了射频前端的高集成与小型化的研究。在研究过程中，充分利用LTCC的三维叠层结构，缩小电路尺寸；同吋，采用微带线-带状线-通孔-微带线的三维互联结构以节省空间。最后，通过优化设计，在保证通道间的高隔离和低损耗接收等电性能指标的同时，最终实现了射频前端的高集成与小型化。1研究目标与原理分析本文研究的高集成度射频前端是通信电子战系统天线共用器屮的基本组成单元。通过小型化设计，研制出高集成度的标准化射频前端单元模块，当需要时，即可通过增加该单元模块的数量，实现阵列化接收系统。本研究能够缩短天线共用器的研制周期，提高工艺稳定性、产品可靠性，降

6、低研制成本。由于设计覆盖全频段(30~3000MFh)的天线存在很人的技术难度，为了满足系统要求，本文采用多个重点频段天线切换使用的方案。本文将射频前端设计成4路输入、1路输出的形式。其中，3路接外部天线，1路接系统内部校正信号，在该射频前端中对射频信号进行直通、放大、衰减，原理框图如图1所示。校正信号aspst

7、放大勿TSPST4吕T放大E务*

8、SPST4HGdsH寸dST放大LTSPST卜ARods图1射频前端原理框图下载原图该射频前端主要由限幅器、单刀单掷开关(SPST)、单刀双掷开关(SPDT)、单刀三掷开关(SP3T)、单刀四掷开关(SP4T)

9、、放大器、数控衰减器组成。限幅器主要用于1W连续波的大信号保护；由SPST、SPDT和放大器组成支路增益选择,在噪声系数要求较高时，可以选择放大支路工作;SP4T主要用于天线阵频段选择。由SP3T、放大器、数控衰减器组成的增益选择组件主要用于通道增益控制,根据不同的工作需求选择不同的増益档。2基于LTCC的高集成度射频前端设计2.1LTCC基板设计木文的高集成度射频前端采用14层结构的LTCC基板设计。该基板采用Ferro公司的A6M系列生瓷带制备，生瓷带厚度为0.127mm,烧结后厚度约为0.095mm,基板烧结后总厚度控制在1.33mm左右,基板介电

10、常数为5.9,损耗角正切值为0.0012。岀于成本考虑，顶层浆料采用金银混合系统