基于ltcc的限幅保護式s波段接收組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多芯片接收組件，特別是涉及一種基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件。
【背景技術(shù)】
[0002]接收組件的任務(wù)是將天線送來的射頻信號下變頻到中頻，要求組件具有較高的靈敏度和頻率穩(wěn)定度，組件也應(yīng)充分考慮使用壽命及使用安全性的要求。一般來說，接收組件的體系結(jié)構(gòu)主要有超外差式、零中頻式、雙中頻式和低中頻式。超外差式體系結(jié)構(gòu)主要具有如下優(yōu)點:(1)通過合理地選擇中頻和濾波器，可以提高系統(tǒng)的選擇性和靈敏度；(2)通過合理地分配增益，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定度，減小雜波干擾；(3)可以實現(xiàn)較低固定中頻的數(shù)模轉(zhuǎn)換。因此，這類型的體系結(jié)構(gòu)被認為是可靠的接收組件拓撲結(jié)構(gòu)。
[0003]隨著單片微波集成電路(MMIC)，收/發(fā)組件在民用、軍用雷達和通訊系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，迫切需要采用重量輕、體積小、成本低和可靠性高的微波多芯片組件(MMCM)技術(shù)。現(xiàn)有的PCB組裝技術(shù)已遠遠不能滿足要求，主要表現(xiàn)在:(1)雙層PCB板滿足不了組件小型化的要求；(2)多層PCB板的盲孔、層壓工藝對于微波信號會引入較大寄生參數(shù)，且多層PCB板的盲孔工藝不夠靈活，通常是從頂層過孔到中間某一層，不能實現(xiàn)中間某一層到中間另一層的連接；(3)多層PCB板材料的熱膨脹系數(shù)與GaAs芯片的熱膨脹系數(shù)相差較大，GaAs芯片不能直接粘接在PCB板上，所以通常需將GaAs芯片封裝后再燒結(jié)在PCB基板上，封裝后體積自然增大。而LTCC材料的熱膨脹系數(shù)和GaAs材料的熱膨脹系數(shù)相近，芯片可直接粘結(jié)在LTCC基板上，通過金絲鋁絲的鍵合實現(xiàn)信號的傳輸。
[0004]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)是實現(xiàn)MMCM的一種理想的組裝技術(shù)，它提供了比傳統(tǒng)的厚膜、薄膜技術(shù)更加靈活的設(shè)計方法，可實現(xiàn)信號從頂層和中間層、中間層之間的任意傳輸?？梢院芊奖愕貙aAs芯片、微波傳輸線、邏輯控制線和電源線等組合在同一個LTCC三維微波傳輸結(jié)構(gòu)中。
[0005]如何提供一種體積小、集成度高、可靠性好、防燒毀、使用壽命長的基于LTCC的S波段多芯片接收組件是本技術(shù)領(lǐng)域一直渴望解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小、集成度高、可靠性好、防燒毀的基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件，包括限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級增益放大器、第二級增益放大器、解調(diào)器、頻率綜合器、第一 RF變壓器、第二 RF變壓器、頻率合成器、濾波器、第三級增益放大器、衰減器和第四級增益放大器，接收信號依次通過限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級增益放大器和第二級增益放大器與解調(diào)器的第一輸入端相連，解調(diào)器的第二輸入端與頻率綜合器相連，解調(diào)器的輸出端分別通過第一 RF變壓器、第二 RF變壓器與頻率合成器連接，頻率合成器依次通過濾波器、第三級增益放大器和衰減器與第四級增益放大器連接；
[0008]所述的低噪聲放大器包括:
[0009]—個共源或共發(fā)射極輸入放大晶體管對:第一場效應(yīng)管M1、第四場效應(yīng)管M4 ;
[0010]一個共柵或共基放大晶體管對:第二場效應(yīng)管M2、第三場效應(yīng)管M3 ;
[0011]尾電流源管和帶有緊密耦合差分電感的輸出負載電路；
[0012]所述的第一場效應(yīng)管Ml的柵極與射頻輸入連接，第一場效應(yīng)管Ml的源極通過第一負反饋電感L0與尾電流源管M5連接，第一場效應(yīng)管Ml的漏極與第二場效應(yīng)管M2的源極相連；第四場效應(yīng)管M4的源極通過第二負反饋電感L1與尾電流源管M5連接，第四場效應(yīng)管M4的漏極與第三場效應(yīng)管M3的源極相連，第二場效應(yīng)管M2的柵極連接直流偏置電壓DCBIAS_2，第三場效應(yīng)管M3的柵極連接直流偏置電壓DCBIAS_1，第二場效應(yīng)管M2和第三場效應(yīng)管M3的漏極分別與輸出負載電路相連；
[0013]所述基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件采用LTCC多層互連基板，所述LTCC多層互連基板為三維微波傳輸結(jié)構(gòu)，采用疊層通孔實現(xiàn)微波垂直互聯(lián)，表面印刷傳輸線實現(xiàn)平面互聯(lián)。
[0014]所述的低噪聲放大器還包括耦合電容C0，耦合電容C0的一端與第四場效應(yīng)管M4的柵極相連，另一端連接第一場效應(yīng)管Ml的漏極與第二場效應(yīng)管M2的源極的公共連接點。
[0015]所述尾電流源管M5的漏極連接在第一負反饋電感L0和第二負反饋電感L1的公共連接點上，尾電流源管M5的柵極連接直流偏置電壓，尾電流源管M5的源極連接備用電源Vss。
[0016]所述的輸出負載電路包括由第一電容C1、第四電感L4組成的左側(cè)單端諧振回路和由第二電容C2、第五電感L5組成的右側(cè)單端諧振回路；第一電容C1、第四電感L4、第五電感L5和第二電容C2的一端分別與電源電壓Vcc連接，第一電容Cl和第四電感L4的另一端與第二場效應(yīng)管M2的漏極相連，第二電容C2和第五電感L5的另一端與第三場效應(yīng)管M3的漏極連接。
[0017]所述的LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體，每層LTCC生瓷胚體的厚度為127μπι，所述LTCC多層互連基板的厚度小于1.1mm。LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體燒結(jié)而成，其中射頻信號線與邏輯控制線分開設(shè)計，分布在基板的兩面；邏輯控制線和電源線分布在基板的同一面；中間層設(shè)置大面積金屬地層，在保證了接地良好的情況下增強了信號之間的隔離。
[0018]所述基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件還包括砷化鎵的MMIC芯片，通過環(huán)氧導(dǎo)電膠粘接的方法將MMIC芯片粘接到LTCC多層互連基板上；
[0019]所述MMIC芯片采用金絲鍵合的方法實現(xiàn)互連。
[0020]本實用新型的有益效果是:
[0021]1)將芯片級元器件和LTCC工藝結(jié)合，將微波傳輸、邏輯控制、電源管理等功能很好地集成在LTCC三維傳輸系統(tǒng)中，大大縮小了接收組件的體積(縮小了近四分之一)。
[0022]2)通過可變增益放大器結(jié)合數(shù)控衰減器來完成增益調(diào)節(jié)范圍及精度，相比單一的可變增益放大器或數(shù)控衰減器完成的精度調(diào)節(jié)更好。
[0023]3)限幅器將輸入信號幅度限定在規(guī)定范圍內(nèi)，輸入電壓超過或低于參考值時，輸出電壓被限制在限幅電平，起到了很好的限幅保護作用，可有效防止接收組件燒毀，延長了組件使用壽命。
[0024]4)采用四級放大器，增益可達74dB。
[0025]5)微波信號容易串?dāng)_，通過中間層設(shè)置大面積金屬地層將射頻信號與邏輯控制分開設(shè)計，保證接地良好的情況下增強了信號之間的隔離。
[0026]6)在低噪聲放大器第一場效應(yīng)管的反向放大輸出端與第四場效應(yīng)管的輸入端之間設(shè)有耦合電容C0，初步產(chǎn)生了大致對稱的差分信號；輸出負載采用緊密耦合電感和諧振電容實現(xiàn)，進一步提高了差分輸出增益相位的平衡性和穩(wěn)健性；在第二級放大電路與尾電流源電路之間(即第四晶體管與尾電流源管之間)增設(shè)了負反饋電感L1，增加了電路對稱性，提高了電路共模抑制能力，有助于提高差分輸出增益相位的平衡性；第一負反饋電感L0與第二負反饋電感L1也可為緊密耦合差分電感，進一步改善了差分輸出信號增益相位的平衡性；該低噪放電路的性能對元件變化不敏感，在組件變化時具有優(yōu)良的魯棒性，同時具有良好的共模干擾性能和對介質(zhì)基底噪聲的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實用新型低噪聲放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實用新型LTCC多層互連基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。
[0031]如圖1所示，基于LTCC的限幅保護式S波段接收組件，包括限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級增益放大器、第二級增益放大器、解調(diào)器、頻率綜合器、第一 RF變壓器、第二 RF變壓器、頻率合成器、濾波器、第三級增益放大器、衰減器和第四級增益放大器，接收信號依次通過限幅器、低噪聲放大器、頻帶可調(diào)濾波器、第一級增益放大器和第二級增益放大器與解調(diào)器的第一輸入端相連，解調(diào)器的第二輸入端與頻率綜合器相連，解調(diào)器的輸出端分別通過第一 RF變壓器、第二 RF變壓器與頻率合成器連接，頻率合成器依次通過濾波器、第三級增益放大器和衰減器與第四級增益放大器連接。輸入信號首先經(jīng)過限幅器的限幅處理，低噪聲放大器對限幅處理后的信號進行低噪聲放大后輸入到頻帶可調(diào)濾波器，頻帶可