微波射频集成电路技术.ppt

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1、解放军理工大学通信工程学院课程名称《射频微电子学》课程性质（考试）学时理论40学时授课对象2011级硕士研究生微波射频集成电路技术第13章微波集成电路和LTCC技术及其应用简介13．1微波毫米波集成电路的发展趋势13．2国内外研究现状13．3多芯片组件（MCM）简介13．3．1MCM的分类13．3．2MCM的主要特点及应用13．4低温共烧陶瓷(LTCC)技术13．4．1LTCC加工工艺流程13．4．2LTCC基板的材料特性13．4．3LTCC技术特点１3．5微波集成电路13．5．1混合微波集成电路13．5．2单片微波集成电路微波毫米波集成电路的发展趋势随着微电子技术的不断发展，对

2、电子系统的体积、重量、成本和性能的要求越来越高。通信、雷达、导航、测控等系统所需的微波毫米波集成电路也是向着短、小、轻、薄，以及高可靠性、高性能、低成本的方向快速发展。微波毫米波集成电路一直沿着初期的波导立体电路→混合集成电路→单片集成电路→多层多芯片模块（MCM）这一趋势在继续向前发展。目前，采用混合微波集成电路（HMIC）实现微波毫米波系统的技术已趋于成熟。尤其是随着单片微波集成电路（MMIC）技术的发展，集成度及可靠性得到进一步的提高。但对于有些集成度要求高的系统，HMIC技术已经不能满足要求。微波毫米波电路的发展Ka波段下变频器美国EDO公司的Ka波段下变频器，它的RF为

3、25到30GHz中的任意2GHz频段，IF输出14.8+/0.325GHz，变频增益为45dB，噪声系数小于2.5，输入输出驻波比小于1.3，输出功率大于10dBm。实物图微波毫米波电路的发展国内外研究现状2009年德国IMSTGmbH中心的W.Simon，J.Kassner，O.Nitschke等人采用LTCC技术制作了用于卫星通信的Ka频段发射前端。在一块基板集成了天线阵、射频链路、本振链路以及直流偏置电路，并采用水冷散热系统使得模块热功率在30W时依然能维持在35摄氏度以下。微波毫米波电路的发展Ka_C波段上_下变频组件研究2009年K.HettaK等人研制出了一种新型紧凑

4、单面基带频率20GHz的直接下变频I/Q频率输出，GaAsMMIC.芯片创新的利用ACPS枝节和CPW结构设计电容电感减小芯片体积。利用ACPS结构设计魔T不仅降低了结构尺寸而且提高本振LO和射频RF的隔离和高的杂散抑制度。微波毫米波电路的发展微波毫米波电路的发展2007年台湾大学的Yu-HsunPeng研制出基于0.18μmCMOS工艺的Ku波段频率综合器。该频率合成器频率输出范围是14.8GHz～16.9GHz；供电电压2V；直流功耗仅为70mW；在输出15GHz时相位噪声为-104.5dBc/Hz@1MHz；由于采用了先进的0.18μmCMOS工艺，该频率合成器的面积仅为0

5、.98mm×0.98mm。经过测试，该频率合成器在输出15.6GHz时，功率可达-10dBm，相位噪声为-110dBc/Hz@1MHz。下面列出Ku波段频率合成器的原理图和加工版图。微波毫米波电路的发展2009年电子科技大学李平等人采用LTCC技术设计一个毫米波精确制导收发前端。其发射功率达到7.34dBm，接收支路增益大于30dB，噪声系数小于5.5dB。微波毫米波电路的发展报道了一种应用于VerySmallApertureTerminal（VSAT）OutdoorUnit（ODU）的低成本Ka波段发射模块。整个模块的电路图及实物图如图1-1和1-2所示毫米波单元采用LTCC技

6、术实现，如图所示。毫米波单元中单独设计的低成本多功能MMIC芯片安装在LTCC基板上，同时LTCC基片上也集成了高可靠性及低成本的滤波器和波导微带过渡结构。这些设计都有利于降低组件成本和减小体积，并适宜于大规模生产。该Ka波段发射模块的输出功率大于1W。微波毫米波电路的发展用HMIC和LTCC工艺制作的两种Ka波段发射模块，其电路图相同，主要包括以下单元电路：1.Ka波段的单边带调制器；2.驱动放大器；3.微带定向耦合器；4.带反馈的检波电路。图1-6是两种电路的实物图。使用LTCC技术的电路面积仅527平方毫米，较MIC的电路尺寸减少了57%。HMIC的最大变频增益为9.6dB

7、,而LTCC的只有6.1dB。这是因为各原件之间的失配和互连损耗，并且MMIC放大器单片和调制器的器件差异也是原因之一。混合集成发射模块实物图基于LTCC技术的发射模块实物微波毫米波电路的发展报道了一种工作频率40.5GHz到41.5GHz的毫米波收发前端，射频部分采用LTCC基板设计。该收发前端的电路结构图和实物图如图所示。该模块应用3-D集成的新概念，在LTCC基板下面使用了FR-4PCB介质基板，这样加强了整个基板的机械强度，降低了组件成本。模块的尺寸仅为32mm×28mm