小节距CQFN外壳设计与加工工艺研究

基于高温共烧陶瓷（HTCC）技术,研制出0.4 mm节距的陶瓷四边无引线扁平外壳（CQFN）。采用有限元分析软件对外壳的结构可靠性进行仿真优化,优化结果表明外壳受到的应力小于陶瓷的抗弯强度;利用电磁仿真软件对外壳的高频传输性能进行仿真优化,通过优化侧面空心金属化过孔结构、空心过孔与接地共面波导的过渡结构等,实现整体传输路径50Ω阻抗匹配。利用矢量网络分析仪和探针台对制作的外壳进行了高频传输性能的测试,测试结果表明,在DC～26 GHz频段内,外壳射频端回波损耗小于15 dB,插入损耗小于0.5 dB。设计的外壳结构和射频端口传输模型可以有效地应用到其他高频CQFN封装外壳设计中。     

一种应用于12 GHz的AlN多层陶瓷外壳

以AlN材料为陶瓷基材,采用陶瓷绝缘子的射频传输端口结构及陶瓷焊球阵列封装形式,结合多层陶瓷加工工艺,设计并制备了一款可封装多个芯片的X波段AlN陶瓷外壳。采用应力仿真软件对外壳进行结构设计,利用电磁仿真软件对该外壳的射频端口进行仿真优化。采用微带线直接穿墙形式,设计了共面波导-带状线-共面波导的射频传输结构,并与陶瓷外壳进行一体化设计和制作。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,在0~12 GHz频段内,外壳射频端口的插入损耗不小于-0.5 dB,回波损耗不大于-15 dB,AlN一体化外壳尺寸为10.25 mm×16.25 mm×4 mm,可广泛应用于高频高速信号一体化封装领域。     

一种毫米波表贴型外壳的微波设计

介绍了一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺的表贴型外壳的设计及其测试方法,该外壳可用于封装工作频率直到8mm频段的器件,其射频传输途径采用共面波导-准同轴-共面波导的结构,研究利用HFSS软件对该传输结构模型进行了仿真优化,在8mm频段实现较小的插入损耗与较大的回波损耗。采用一种共面波导传输结构的测试基板,利用GSG探针对外壳样品进行测试,测试结果显示从直流到接近38GHz频带内,插入损耗|S21|小于0.8dB。     

多波长集成光源阵列封装用微波馈线设计

针对多波长集成光源阵列封装设计了一种具有低传输损耗、低串扰的阵列微波馈线。通过分析微带线和接地共面波导在传输高频微波信号时的优缺点,设计了一种桥型微波馈线结构。同时利用有限元法,对馈线尺寸参数进行仿真优化。在30GHz范围内,得到了反射系数低于-17dB、传输损耗小于0.4dB、相邻信号电极间串扰小于-26dB的仿真结果。设计了基于金线键合的阵列芯片方案,并通过有限元法仿真确定了传输性能良好的封装间距。     

一种用于WLAN的双频反C形CPW馈电天线

提出了一种新颖的由共面波导(CPW)馈电的单极子双频天线。天线可分别在2.5 GHz和5.5 GHz频率上谐振。该天线由一个反C型单极子组成,如同一个缺了一角的环形单极子,结构简单。利用HFSS仿真得到的-10 dB阻抗带宽分别为低频部分10.4%(2.35~2.61 GHz),高频部分27.8%(4.96~6.46 GHz),能够满足无线局域网(WLAN)的需要。同时天线的体积较小可以降低成本。     

基于LTCC的Ka波段带通滤波器的设计

设计了一种基于低温共烧陶瓷技术带状线形式的Ka波段带通滤波器,该滤波器被埋入11层的基板中。提出一种类同轴结构来减小共面波导到带状线转换之间的阻抗不连续性。整个带状线滤波器采用了金属直通孔来实现接地和屏蔽功能。测试结果表明,滤波器中心频率为34.69GHz,带宽1.73GHz内最大插入损耗为-4.5dB,通带内回波损耗低于-13.45dB。该测试结果包含两个射频接头。整个滤波器尺寸为9.8mm×5mm×1.056mm。这种紧凑埋置式的结构和测试结果表明,该带状线滤波器适合于毫米波多芯片组件的应用。     

键合类陶瓷外壳结构对高频信号传输性能的影响

针对陶瓷外壳中影响高频信号传输性能的键合指、传输线、过孔和返回路径平面等结构进行仿真研究,得到了在0～ 20 GHz频带内的最优参数模型.将其应用于某CLGA49陶瓷外壳产品,高频信号传输性能实测结果与仿真结果符合较好,验证了仿真结果的准确性.结果 表明,增大键合指与键合丝连接处的宽度为与之相连接微带传输线宽2～2.3倍时,传输性能显著提高;单端阻抗为50 Ω,线宽更窄的互连线更有利于传输高频信号;过孔直径增大,接地过孔长度增长会改善传输性能;减少陶瓷外壳中返回路径平面的层数会改善高频信号的传输性能.     

倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线

设计了一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线。天线为单层矩形结构,采用共面波导(CPW)馈电,通过在馈线上端加载倒L形枝节和在环形接地面上加载T 形枝节,实现了天线的宽阻抗带宽和宽轴比带宽特性。实测结果表明,S11 ￡-10 dB 的阻抗带宽达到115%(1.6-5.9 GHz),轴比￡3 dB 的圆极化带宽为48.3% (2.2-3.6 GHz)。该天线结构简单、易于制作,具有较好的应用前景。     

140 GHz螺旋波纹波导小回旋行波放大器的研究

针对140 GHz回旋行波管,采用三折螺旋波纹波导作为慢波结构,通过色散特性分析优化螺旋波纹波导结构参数,达成了抑制模式竞争和扩展带宽的目的;依据布拉格衍射机理设计了输入耦合器,能够确保电子束有效流通以及信号稳定输入,且在136.5~144 GHz范围内,S_(21)>-0.5 dB。以小回旋电子注为激励源对该螺旋波纹波导回旋行波放大器进行了PIC仿真,当输入信号的频率为140 GHz、功率为50 W时,输出信号功率为223 kW,增益为36.49 dB;在134~142 GHz的频率范围时,输出功率在113~223 kW之间,3 dB带宽大于8 GHz。本文将螺旋波纹波导结构应用于140 GHz并取得了高增益和大带宽,对后续在更高频率的研究和工程应用具有较高的参考价值。     

基于XeF_2硅刻蚀工艺的低阻硅衬底低损耗共面波导

在低阻硅(1~10Ω.cm)衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波导悬浮信号线最大翘曲量分别为10μm和16μm。微波性能测试结果表明两种悬浮结构共面波导在1~10 GHz频率范围内插入损耗分别低于4.5 dB/2 mm和3.2 dB/2 mm,远小于制作在低阻硅衬底上的普通共面波导插入损耗9.4 dB/2 mm;在1~3 GHz频率范围内插入损耗分别低于0.54 dB/2 mm和0.17 dB/2 mm,小于制作在高阻硅(1 400~1 500Ω.cm)衬底上普通共面波导的插入损耗0.55 dB/2 mm。     

一种非对称共面波导相位补偿弯曲结构

提出了一种采用非对称共面波导进行相位补偿的弯曲共面波导结构.该结构在传统共面波导弯曲结构中引入由非对称共面波导、共面波导以及渐变短截线组成的周期性结构,以解决传统弯曲结构中,因两槽中的信号存在相位差而激发奇模的问题.所提出结构具有等阻抗特性,这对于信号的传输是有益的.理论分析和仿真测试结果证明了这一结构在相位补偿上的有...     

基于缺陷地结构的新型共面波导低通滤波器

提出了一种结构较独特的共面波导低通滤波器。为了减小通带内波纹、提高高频阻带抑制,叉指电容周期性加载共面波导结构被调整为非周期性结构,同时在共面波导的接地面上蚀刻了长方形缺陷地结构。基于上述方案设计制作了低通滤波器原形器件。仿真和测试结果表明:该滤波器的带外抑制至少增加了15.00dB,带内波纹显著变小(<1.25dB),通带内最大传输损耗为1.10dB。     

一个DC-32GHz两位微机械移相器

采用分布式微机械传输线结构实现了两位移相器,并且为了减小传输线负载电容和驱动电压首次提出了用共面波导传输线来驱动微机械桥的结构(共面波导驱动结构).结果显示驱动电压小于20V,20GHz时两位移相器的相移为0°/20.1°/41.9°/68.2°,插入损耗为-1.2dB.在DC到32GHz的范围内相移具有良好的线性,插入损耗小于-1.8dB,反射损耗好于-11dB.实验结果表明了该结构在高介电常数衬底上制造低插损、宽带数字微机械射频移相器的潜力.     

一种超宽阻带微带低通滤波器的设计

基于传统阶跃阻抗滤波器,提出了一种易于实现的超宽阻带微带低通滤波器改进设计方案。低阻抗线部分采用扇形微带结构,在同等阶数下,该结构的滤波器与传统阶跃阻抗滤波器相比,具有更紧凑的电路结构以及更好的阻带特性。在滤波器末端并联开路短截线,使得阻带增加额外传输陷波点来抑制寄生通带。利用ADS和HFSS仿真软件对滤波器结构进行优化设计,并进行了实物的加工和测试。实测结果表明,通带3 dB 截止频率为2 GHz,通带内0-1.8 GHz 回波损耗大于20 dB,3-20 GHz 频率范围内的阻带抑制能达到25 dB 以上。     

SIR结构ACPW滤波器研究

文章提出将SIR谐振器结构应用于非对称共面波导传输线中,设计了一种新型SIR结构非对称共面波导带阻滤波器。通过四个SIR谐振单元在非对称共面波导传输线中级联,有效地改善了滤波器的插损和带宽。结果显示,本滤波器中心频率为1．8GHz,最小插损为0．4dB,相对带宽为33．3％,最大带外抑制为-60dB。具有小体积、低插损、高抑制、宽阻带、易于加工等优点。     

一种新颖的脊波导功分器

针对通常波导传输的功率分配器中T形接头体积大的不足,基于脊波导和阶梯阻抗变换对导波系统中电磁波传播性能的影响,提出了一种新颖的脊波导H面T形分支结构,利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该结构在全X波段内匹配。以此结构为基础,设计加工一个一分六的脊波导功分器,得到较好的实测结果。实际内部尺寸比普通波导功分器减小46%,回波损耗小于20 dB,单路信号波动在±0.35 dB内。这种脊波导H面T形分支结构简单,适合于实际的工程应用。     

一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计

设计了一种结构简单,容易制造的开槽波导功率分配器/合成器。该合成器采用锥形微带线-波导的过渡结构,每路微带线传输部分由小腔体进行隔离。通过CST仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率合成器。仿真结果显示,该结构回波损耗小于-20dB时的带宽达近500MHz,且插入损耗小于0.1dB。可见,具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。     

一个DC-32GHz两位微机械移相器

采用分布式微机械传输线结构实现了两位移相器,并且为了减小传输线负载电容和驱动电压首次提出了用共面波导传输线来驱动微机械桥的结构(共面波导驱动结构).结果显示驱动电压小于20V,20GHz时两位移相器的相移为0°/20.1°/41.9°/68.2°,插入损耗为-1.2dB.在DC到32GHz的范围内相移具有良好的线性,插入损耗小于-1.8dB,反射损耗好于-11dB.实验结果表明了该结构在高介电常数衬底上制造低插损、宽带数字微机械射频移相器的潜力     

一种新型毫米波矩形波导-微带过渡结构

介绍了一种新颖的、适用于毫米波频段的矩形波导-微带过渡电路结构。该过渡电路具有插入损耗低、频带宽、重复性好的特性。其矩形波导E面相对于微带电路面,以及电磁信号传输方向的位置与脊波导-微带过渡相同。该过渡电路的微带线与波导的转换部分采用非接触式结构,并设计了可调节元件,从而在有一定加工误差的条件下改善其产品传输特性。利用高频仿真软件CST,在Ka频段进行了优化仿真,并对利用其优化值所设计的一对背靠背的电路实物进行了测试,在32～40 GHz的频率范围内,插入损耗小于2.36 dB,回波损耗大于7.22 dB;在整个Ka频段内,插入损耗小于3.49 dB。     

太赫兹折叠波导慢波结构的设计与微加工

从行波管工作的物理特性提出了一种获得折叠波导慢波结构参数的简单方法,给定工作频率和电压,能够获得折叠波导慢波结构的初始参数.设计了D波段的折叠波导结构来验证该方法,对其冷测特性如色散、耦合阻抗进行了分析.仿真结果表明,设计的折叠波导慢波结构在中心频率处具有较平缓的色散关系,在中心频率处耦合阻抗为3.5欧姆.在电子注电压为20.6 kV,电流为15 mA时,27 mm(50个周期)的折叠波导慢波结构在220 GHz具有13.5 dB的增益,3 dB带宽为11 GHz(213~224 GHz).同时讨论了折叠波导慢波结构的微加工工艺,并通过UV-LIGA工艺获得了实验样品.