基于LTCC技术的Ku波段低噪声放大电路的设计

本文介绍了一款Ku波段低噪声放大电路的设计和优化技术，该电路集成于T／R组件（基于LTCC技术）前端，采用两个集成MMIC构成级连放大的结构形式。设计中，使用ADS软件对级间匹配进行优化设计，对芯片键合区设计补偿结构并使用HFSS软件对结构参数进行优化设计，以减少由键合丝的分布参数对传输特性的影响。     

RF-LDMOS射频功率器件内匹配电路设计

介绍了一种RF-LDMOS功率器件内匹配电路的设计方法.首先通过ADS/De-Embed提取管芯的S参数,得到其输入阻抗;然后建立LC内匹配电路,确定电容值、电感值以及提升的目标阻抗值;最后在HFSS中建立金丝键合线模型,确定金丝键合线的长度及根数,完成内匹配电路的设计.该内匹配电路设计的目的是将管芯的输入阻抗提升为较大的阻值,使得在PCB上进行外匹配设计更为方便.设计仿真结果表明,通过在管壳内加入合适的内匹配电路,在目标频率1.2GHz时,将管芯的输入阻抗从0.8 Ω提升到12.4Ω,S11小于-46 dB,符合设计要求.为LDMOS功率器件设计者提供了一种有效的内匹配设计方法.     

S波段平衡式限幅MMIC低噪声放大器设计

结合混合微波集成电路(HMIC)工艺和砷化镓单片微波集成电路(MMIC)工艺各自优势,设计制作了一款小型化大功率S波段平衡式限幅MMIC低噪声放大器.采用平衡式结构,提高了限幅功率容量和可靠性.由于金丝键合线的等效电感具有更高Q值,低噪声放大器单片的输入匹配采用外部金丝键合线匹配,有效降低了低噪声放大器单片的噪声系数.限幅器采用混合集成工艺制成,能够耐受较大功率.利用微波仿真软件,设计制作了兰格(Lange)电桥、限幅电路和低噪声放大器输入匹配等电路.最终产品尺寸仅为22 mm×16 mm×6 mm,在2.7～3.5 GHz内增益27 ～ 28 dB,噪声系数小于1.3 dB,驻波比小于1.3,该平衡限幅MMIC低噪声放大器可承受功率超过200 W、占空比为15％的脉冲功率冲击.     

Ku波段60W AlGaN/GaN功率管

针对Ku波段60W氮化镓内匹配功率管,开展了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试等研究工作,实现了GaN功率HEMT在Ku波段60W输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。该功率管采用南京电子器件研究所研制的两个10.8mm栅宽管芯进行合成,最终研制的GaN Ku波段内匹配功率管在28V漏电压、1ms周期、10%占空比及14.0~14.5GHz频带内输出功率大于60W,最高功率输出66W,带内功率增益大于6dB,最大功率附加效率33.1%,充分显示了GaN功率器件在Ku波段应用的性能优势。     

基于LTCC微波多层基板的双面微组装技术研究

传统的微波组件通常在低温共烧陶瓷(LTCC)微波多层基板上单面组装裸芯片和片式元器件,组装密度难以进一步提高.文中采用了LTCC微波多层基板双面微组装技术以提高组装密度,重点研究了高精度芯片贴装技术和芯片金丝键合技术,实现了LTCC微波多层基板双面高精度芯片贴装和金丝键合,大大提高了微波组件组装密度.实验结果表明:裸芯片的双面贴装精度均达到了±20 μm;双面金丝键合强度(破坏性拉力)均大于5 g,满足国军标要求.     

Ku波段20W AlGaN/GaN功率管内匹配技术研究

文章的主要目的是研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。以设计Ku波段20WGaN器件为例,研究了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试,实现了GaN功率HEMT在Ku波段20W连续波输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。最终所研制的AlGaN/GaNKu波段内匹配功率管在11.8GHz～12.2GHz频带内,输出功率大于20W。在12GHz功率增益大于5dB,功率附加效率29.07%,是目前国内关于GaN功率器件在Ku波段连续波输出的最高报道。     

化学镀镍钯金技术在LTCC低成本化进程中的应用

介绍了一种通过在LTCC银导体上化学镀镍钯金替代金导体的工艺方法。利用该方法制备LTCC微波基板可有效解决化学镀镍金在LTCC基板制备过程的工艺缺陷。通过性能测试可知,化学镀镍钯金LTCC基板平均金丝键合强度可达到305 mN,平均金带键合拉力均大于500 mN,平均芯片剪切强度达到5.28 kgf。利用化学镀镍钯金技术制备的LTCC基板性能良好,有效推进了LTCC基板的低成本化进程。     

9～15 GHz GaAs MMIC宽带高效率功率放大器

基于0.15μm栅长GaAs E-PHEMT工艺,设计了一款可应用于X波段和Ku波段的宽带高效率功率放大器.针对二次谐波会明显降低功率放大器效率的问题,采用四分之一波长微带线组成输出端偏置网络,将二次谐波短接到地,有效地提高了功率附加效率;通过分析匹配网络级数对宽带匹配的影响,输出匹配电路采用电容微带线组成的两级电抗网...     

Ku波段多级功率放大器的研制

研制了Ku波段多级功率放大器。该放大器采用难度大但尺寸小的级间共用匹配电路方式进行级间匹配。达到指标要求。     

EHF频段键合线分析

金丝键合是毫米波频段器件互连的主要手段,随着工作频率的不断升高,金丝的趋肤深度不断减小,金丝键合线对电路的影响也变得越来越大。通过对键合线模型的理论分析和软件仿真,总结出键合线的拱高、间隔等参数在EHF频段的影响规律。选择不同的补偿措施,尽量减小键合线带来的不良影响。通过对实物的测试,验证了以上结论。     

LTCC基板金丝热超声楔焊正交试验分析

引线键合是微组装技术中的关键工艺,广泛应用于军品和民品芯片的封装。特殊类型基板的引线键合失效问题是键合工艺研究的重要方向。低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板在微波多芯片组件中使用广泛,相对于电镀纯金基板,该基板上金焊盘楔形键合强度对于参数设置非常敏感。文章进行了LTCC基板上金丝热超声楔焊的正交试验,在热台温度、劈刀安装长度等条件不变的情况下,分别设置第一键合点和第二键合点的超声功率、超声时间和键合力三因素水平,试验结果表明第一点超声功率和第二点超声时间对键合强度影响明显。     

Wire bonding characteristics of gold conductors for low temperature co-fired ceramic applications

Low temperature co-fired ceramic (LTCC) with gold conductors has been used for high reliability applications, such as satellite communications. When the gold metallization is co-fired with the LTCC tape, inorganic adhesion additives in the gold conductor interact with the LTCC glass. This interaction is essential to provide adequate adhesion for the gold metallization. However, this interaction can also reduce the softening point of the LTCC glass. The reaction product can migrate to the surface of the gold conductor and affect the wire bondability of the gold conductor.Effort has been made to develop surface gold conductors with optimized interaction with LTCC. The new gold conductor shows significant reduction of inorganic particles on the surface and improvement of wire bondability. A systematic wire bonding study has been performed on gold conductors under various wire bonding conditions. It is demonstrated that the wire bonding window can be improved significantly by reducing the interaction between LTCC and gold metallization. This paper reports the results of the wire bonding study.     

基于低温共烧陶瓷技术的Ku波段低噪声放大器

设计了一种基于低温共烧陶瓷(Low temperature co-fired ceramic)技术的Ku波段低噪声放大器。将低噪声放大器的MMIC芯片集成于LTCC基板中,利用三维全波电磁场软件设计和优化了LNA的无源模型,包括金丝、通孔阵列和多层地平面。金丝用来连接MMIC芯片和微带,通孔用来连接不同地平面。分析了两根平行金丝的π型等效模型并提取了该模型的参数,研究了通孔阵列的间距以得到良好的接地效果。为了得到LNA完整的仿真,将整个无源模型的电磁场数据导出到ADS软件中,并和MMIC芯片的S参数一起协同仿真,最终得到优化结果。测试结果表明该LNA在12~17GHz的频段内,具有40dB的增益,±1.215dB的带内平坦度,2.9dB的噪声系数。     

基于GaAs PHEMT的Ku波段宽带单片中功率放大器

设计并实现了一款Ku波段宽带单片中功率放大器,依据电路原理设计了功率放大器电路,利用ADS软件对设计的电路和版图分别进行了电学参数优化与电磁仿真.放大器采用0.25 μm栅长的GaAs PHEMT作为有源器件,芯片衬底减薄至80μm,采用了NiCr金属膜电阻、重叠式MIM(金属-绝缘体-金属)电容器、空气桥连接和背面通...     

一种基于低温共烧陶的无引线键合封装

为提高微机电系统(MEMS)加速度计的可靠性,减小因为引线键合断裂造成的传感器失效,该文设计了一种基于低温共烧陶瓷的无引线键合封装。该封装采用阳极键合技术将低温共烧陶瓷基板与芯片连接,同时将电路转接板同步集成。结果表明,该封装结构可减小传感器的封装尺寸,有效提高了MEMS加速度计的可靠性。     

LTCC电路基板上金丝热超声楔焊正交试验分析

进行了LTCC基板上金丝热超声楔焊的正交试验,在热台温度和劈刀安装长度等条件不变的情况下,分别设置第一键合点和第二键合点的超声功率、超声时间和键合力三因素水平,试验结果表明第一点超声功率和第二点超声时间对键合强度影响明显。     

C波段LTCC宽边耦合叠层滤波器设计

C波段LTCC带通滤波器的设计,由于其谐振器采取集中LC元件,其Q值偏低,且LTCC厚膜集中元件大小在C波段相对偏大,为此在设计方面主要考虑利用传输线结构的分布参数谐振单元。分布参数宽边耦合谐振单元耦合系数大,特别适合中宽带滤波器设计。文章根据滤波器指标要求,通过电路综合出滤波器的耦合系数及外部Q值。然后利用LTCC多层优势,实现宽边叠层耦合谐振单元的C波段滤波器。     

基于LTCC技术的VCO研制

压控振荡器(VCO)在通信、雷达、测试仪器等领域中的应用非常广泛,但宽带调谐、小型化一直是VCO的设计瓶颈。文章描述了基于一种低温共烧陶瓷(LTCC)技术的微波振荡器的设计和制作,建立内埋式电感模型,并通过专用微波电路设计软件(AWR)对VCO电路进行分析,调整VCO匹配电路。测试结果表明,VCO输出频点为1.5～2.3GHz,输出相位噪声为-106dBc/Hz@100kHz,输出功率为13dBm。外形尺寸为6.9 mm×6.9 mm×1.2mm,远小于传统VCO体积,适应系统小型化的趋势。     

一种新颖的具有HEMT和GaAs MMIC的Ku波段低噪声放大器

本文介绍了一种具有高电子迁移率晶体管(HEMT)和砷化镓单片微波集成电路(GaAs MMIC)的Ku波段低噪声放大器。在11.7～12.2GHz频率范围内,该放大器的噪声系数小于1.9dB,相关增益大于27dB,输入和输出驻波比小于1.4。放大器第一级采用了HEMT和微波串联电感反馈技术,放大器未级采用了Ku波段GsAs MMIC。设计的关键是采用微波串联电感反馈方法同时获得最佳噪声和最小输入驻波匹配。放大器的输入端和输出端均为BJ-120波导。     

小型化低温共烧陶瓷片式天线研究

提出一种适用于蓝牙频段的小型化全向天线。该天线采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术,将金属导线按曲折走线的方式内埋于LTCC微波陶瓷介质中,上下层导线通过通孔实现互连,有效缩小了体积,并保护了天线辐射单元以提高可靠性。通过分析天线三维结构,提取了天线等效电路模型,电磁场仿真与电路仿真结果基本一致。与传统天线相比,该天线具有全向性好、带宽大、性能稳定等优点,且外形短小紧凑,适用于对天线尺度要求比较苛刻的各种高灵敏度、低剖面的无线通信收发模块及移动通信终端。