基于微波光子相干接收的宽带射频前端技术（特邀）

提出了一种适用于电子战应用的宽带大动态微波光子射频前端方案,通过采用双边带抑制载波及微波光子相干接收技术,能够有效改善前端的噪声系数、无杂散动态范围等。在6~18 GHz工作频带内,该射频前端无杂散动态范围达到110 dB·Hz^(2/3)、噪声系数优于8 dB、多通道幅度一致性优于±1 dB、多通道相位一致性优于±10°,实现了宽带射频信号的高性能传输,同时满足阵列光学波束需求。     

基于90nm CMOS工艺的60GHz射频接收前端电路设计

设计了一款用于中国60 GHz标准频段的射频接收前端电路。该射频接收前端采用直接变频结构,将59～64 GHz的微波信号下变频至5～10 GHz的中频信号。射频前端包括一个四级低噪声放大器和电流注入式的吉尔伯特单平衡混频器。LNA设计中考虑了ESD的静电释放路径。后仿真表明,射频接收前端的转换增益为13.5～17.5 dB,双边带噪声因子为6.4～7.8 dB,输入1 dB压缩点为-23 dBm。电路在1.2 V电源电压下功耗仅为38.4 mW。该射频接收前端电路采用IBM 90 nm CMOS工艺设计,芯片面积为0.65 mm2。     

L波段集成自检源小型化多通道前端

L波段射频系统的前端模块,在完成放大滤波功能的基础上,还需要具有产生自检信号的功能,以及与上位机进行通信的能力。为了适应现代社会对设备功能完备、体积小、质量轻的要求,通过选用小型集成化跳频源,将数字控制、接口电路与微波控制电路相集成,将自检功分电路与微波控制电路集成,研制出一款集成自检源的多通道射频前端。在保证原有射频前端放大滤波功能、产生自检信号功能、与上位机进行通信功能的基础上,大幅度地减小了射频前端的体积与质量。通过实物制作与测试,验证了上述设计方法在保证多通道射频前端功能完整性的情况下可以大幅度减小整体模块的体积、减轻模块的质量。     

基于LTCC技术的WLAN射频前端的研制

采用低温共烧陶瓷(LTCC)集成技术,设计和制作了具有立体化新型结构的无线局域网(WLAN)射频前端,并对制得的产品模块进行了测试。结果表明:采用LTCC技术制得的WLAN射频前端的外形尺寸仅为29 mm×18 mm×5 mm,远小于传统同类型WLAN射频前端的尺寸。在2.4～2.5 GHz的工作频率范围内,所制WLAN射频前端的最大输出功率为27 dBm,噪声系数小于1.7 dB,接收增益大于15 dB,发射增益大于20 dB。     

多通道小型化三维封装T/R组件

<正>南京电子器件研究所最近研制出一款用于有源相控阵雷达用的多通道TIR组件,该组件采用三维封装技术,利用LTCC多层基板可实现微波电路的三维信号传输的特点,采用LTCC基板封装一体化设计方法,提高组件的     

L波段LTCC高抑制宽阻带低通滤波器

针对微波变频模块小型化需求,基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术,设计了一款高抑制度宽阻带的L频段低通滤波器。为增加滤波器高端的抑制度,以椭圆函数为原型,采用简化原理图中各元件值的方法并合理的设计元件外形和布局方式,有效利用结构内部的电磁耦合作用,使高端频段达到较高抑制度。实际加工制成的滤波器在3.4 GHz、5.65 GHz和8 GHz处阻带抑制分别达到了41 dB、59 dB和45 dB。在电路中利用该滤波器可有效地防止其他频段的信号干扰,增强电路的抗干扰能力。     

小型化宽阻带LTCC微波低通滤波器的设计与研制

先根据滤波器衰减量要求,理论分析确定滤波器的阶数及电路原理图,再用ADS软件优化仿真获得电路元件初始值,然后采用微波电磁场仿真软件HFSS对滤波器物理模型优化仿真,成功设计了一款3 d B截止频率为1 750 MHz、宽阻带频率2 035~6 700 MHz范围内衰减量大于20 dB的LTCC微波低通滤波器,并采用LTCC工艺制备该微波低通滤波器,尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.9 mm。制备样品实测结果与仿真吻合,说明采用该方法设计、研制小型化宽阻带LTCC微波低通滤波器是可行的。     

一种应用于GNSS接收机的无电感多模射频前端

本文设计了一种应用于GNSS接收机的无电感多模射频前端。与传统低噪声放大器结构不同,本设计使用了无电感电流模式以及利用噪声消除技术的低噪声放大器。其高阻输入的射频放大器进一步放大信号并将单端信号转为差分信号。后级无源混频器将信号下变频到中频并将信号传输到下一级的模拟电路模块。文中还有本振缓冲器实现压控振荡器的二分频和25%占空比的方波新号的产生用于控制混频器开关。测试结果表明该射频前端在1.2V电源电压下仅消耗6.7mA电流,并获得了良好的综合性能。射频前端的输入回损为-26dB,而1.43dB的低噪声系数也保证了良好的接收灵敏度。在射频前端电压增益为48dB情况下,测得的输入1dB压缩点为-43dBm。该电路采用了55nm标准CMOS工艺实现,面积非常小,仅仅为220 μm×280 μm左右。     

UHF大功率收发前端设计

射频收发前端电路是无线收发信机的重要电路之一,它对整个系统的噪声系数,动态范围等关键指标起决定性作用。文中具体分析了射频前端电路在无线通信系统中的重要性、射频收发前端的组成、工作原理、接收和发射部分的设计难点和重点。对关键技术指标进行了优化设计。设计了思维简洁、电路控制速度快的UHF大功率射频收发前端,并对方案进行试验改良。通过实验结果表明,该电路噪声系数达到3.2 dB,接收通道增益达到30 dB。发射通道输出功率≥40 dBm,三阶交调≤-18 dBc,试验结果达到预期目标。最后结合实际测试曲线,对实验结果进行进行了分析,并对现有方案提出了改进。     

基于微波多层板的小型化多通道接收前端设计

基于微波多层板技术,通过对单片微波集成电路(MMIC)、微机电系统(MEMS)和低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器等微组装工艺的优化和分析,使多通道接收前端进一步实现小型化设计和应用。同时,对电路和结构进行改进,使前端组件具有更好的幅相一致性和高隔离度。最终实现的C频段四通道接收前端尺寸为120 mm×50 mm×12 mm,幅相一致性分别小于±0.8 d B和±5°,通道间隔离度高于60 d Bc。该设计方法的实现为小型化多通道接收前端的工程化应用提供了一种有效的解决方案。     

LTCC无源滤波器的研究现状及进展

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是实现微波组件小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效方法。首先通过多芯片组件技术(MCM)引出了低温共烧陶瓷(LTCC)技术及其应用,接着介绍了LTCC无源滤波器的基本原理和设计方法,分析了目前国内外LTCC无源滤波器的研究概况,并列举了一些典型的应用,最后展望了LTCC无源滤波器的发展前景。基于LTCC的三维集成微波组件在雷达和通讯等技术领域具有广泛的应用前景。     

采用LTCC技术的X波段滤波器设计

小型化和多通路设计是现代微波电路和系统的发展方向。MCM和LTCC技术是实现这些研究方向的有效途径和手段。文中对采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术设计实现的X波段4个带状线小型化滤波器进行了介绍,将高频仿真软件HFSS设计优化的滤波器版图进行了LTCC制板和测试。对测试数据进行分析,给出了采用LTCC技术设计实现微波小型化滤波器的一种解决方案。     

LTCC工艺技术研究

叙述了LTCC技术的起源、特点及未来发展趋势.介绍了LTCC产品的种类、优越性及广阔的应用领域,对LTCC工艺技术中高精度金属化印刷技术和陶瓷高温共烧技术进行了深入研究,剖析了影响金属化印刷精度、导体表面粗糙度、LTCC基板翘曲度和陶瓷强度的工艺因素.并分析了如何根据产品布线特点来设计和优化印刷工艺参数、如何根据基板结构特点来设计和优化排胶曲线.通过大量的工艺试验和数据测试,结果表明,印刷压力影响金属化导体精度和表面粗糙度、烧结曲线排胶段升温速率影响LTCC基板翘曲度和陶瓷强度.     

基于LTCC技术的三维集成微波组件

低温共烧陶瓷(LTCC)技术和三维立体组装技术是实现微波组件小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效手段.本文研究实现了基于LTCC技术的三维集成微波组件,对三维集成微波组件的立体互连结构、三维集成LTCC微波电路的垂直微波互连、微波多芯片模块(MMCM)的垂直微波互连等关键技术进行了重点阐述.研制出的三维集成微波组件的体积和重量分别比传统的二维平面LTCC集成微波组件减小40%和38%,电气性能相当.     

电磁波带隙材料的低温共烧陶瓷技术制备及性能

根据共面紧凑型光子晶体的原理和HFSS仿真结果设计了禁带位于超宽带(UWB,3.1～10.6 GHz)范围的EBG(电磁波带隙)结构,然后采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制备出了设计的EBG结构。利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了所制EBG结构的微观结构,结果显示烧结体中陶瓷与银电极结合良好。另外,经HP8720ES矢量网络分析仪测试发现其电磁波禁带位于4.0～5.5 GHz,深度大于20 dB。     

基于LTCC工艺的DC-DC电源模块中电感的改进设计

为了使电源模块小型化,基于LTCC铁氧体工艺,通过理论计算和软件仿真,对DC/DC电源模块中的电感进行了改进设计。用LTCC内埋置电感代替了传统线圈,最终成品的体积和高度都大大减小,体积约为改进前的五分之一,效率达到80%,测试结果基本符合设计要求(10 W,3μH)。     

基于LTCC技术的表贴式微波模块设计

给出了一种新型无引线表贴式微波模块设计方法。采用LTCC多层布线技术,运用垂直过渡方式实现微波信号从基板底部到表面的信号传输,完成表贴式互连结构设计。在DC-18GHz内,该表贴互连驻波小于1.5,插入损耗小于1.5dB(含测试盒插入损耗)。在此基础上设计、制作了一款表贴式X波段有源多功能模块,在9～10GHz内,测得噪声系数小于4dB,输出功率大于21dBm。尺寸仅为13×13×4.5mm3,重量小于3g。     

频率和幅度双可调铁氧体LTCC衰减器

电路小型化需要多频段可调元器件,基于CPW(共面波导)结构采用最新的铁氧体LTCC(低温共烧陶瓷)技术,内埋若干偏置线圈以产生内部偏置磁场,调节线圈内电流大小以控制偏置磁场大小,从而控制衰减器的工作频率,同时,控制通电线圈的个数以改变衰减器的衰减幅度,进而实现频率和衰减幅度双可调的衰减器。首先介绍了基于铁氧体材料的衰减器基本原理,然后展示了基于铁氧体LTCC 技术的无内置线圈衰减器的设计、制作和测量,在外加偏置磁场的条件下,验证了铁氧体LTCC 衰减器的理论可行性,经实测,该衰减器可以在4～9 GHz之间实现频率可调以及相应的衰减幅度可调。随后提出了有内置线圈的铁氧体LTCC 衰减器模型,并展示了线圈静态磁场、衰减器频率可调和幅度可调的仿真结果。最后制作了该衰减器并完成了实测,在铁氧体LTCC特有内部衰减场上实现了频率和幅度双可调衰减器,从而给出了可调衰减器的新思路。     

基于LTCC技术的低通滤波器快速设计与测试方法

介绍了一种通带为0-1.2 GHz的LTCC多层低通滤波器快速设计方法。利用滤波器设计软件,通过选择相应的参数,可以快速地设计出低通滤波器电路图,再将原型电路在三维电磁场仿真软件HFSS中建立滤波器模型。根据厂商提供的电容、电感等元器件模型库,根据模型库中的电容、电感值估算本次设计所需的元件大小,在HFSS中可以快速的建立模型,仿真结果可以很快的满足指标要求。最后采用标准LTCC工艺实现出尺寸为3.2 mm×1.6 mm×1.0 mm的低通滤波器。运用该方法可以帮助工程师快速地设计LTCC滤波器,有很强的实用性和便利性。     

一种新型LTCC天线的设计

通过分析Meander-line天线技术理论及LTCC天线结构理论,并结合返折理论技术,将返折Meander-line理论技术应用于LTCC天线。最终通过理论分析与仿真优化,设计了本天线单元,尺寸为18mm×3.8mm×1.2mm的天线模块。仿真结果显示,该天线具有较好的抗阻特性、较高的隔离度、良好的交叉极化比和较为稳定的方向图和增益。