八毫米收发前端LTCC技术研究

论文摘要

收发前端是微波毫米波系统中的关键部件,小型化和高可靠性是弹载、星载前端系统的发展方向。低温共烧陶瓷（Low-Temperature Co-fired Ceramic, LTCC）技术是多芯片组件（MCM）中的一种高集成度多层布线封装技术,其三维立体结构可以同时改善微波毫米波电路与系统的性能和体积重量,是实现系统小型化的有效途径。本文的研究工作即是采用LTCC技术,研制八毫米小型化收发前端。首先,本文基于缝隙耦合和贴片天线辐射理论,采用开槽耦合型结构,在Ka波段设计出适用于LTCC技术的波导到微带过渡结构,解决了波导到微带过渡结构低损耗、高集成度、高可靠性的问题。然后,基于LTCC层间互连集总参数模型,根据电容补偿原理,拓宽微带末端宽度,同时引入空气腔以减小过渡段的寄生参量,在此基础上设计出两种层间互连结构,在整个Ka波段实现了良好的互连效果。同时,根据LTCC滤波器设计原理,设计出两类毫米波窄带带通滤波器和一种毫米波带阻滤波器,具备体积小、工艺上易于实现等优点,解决了带外杂散抑制问题。最后,根据系统主要技术指标和综合方案比较,采用LTCC工艺优化设计和制作了八毫米收发前端。整个收发前端腔体的外型尺寸为69mm×51mm×20mm。实验结果表明:发射支路输出功率大于690mW,带外杂散抑制度大于40dBc;接收支路增益大于30dB,增益不平坦度小于1dB,噪声系数小于5.5dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 毫米波特点及其应用
• 1.2 微波毫米波电路与系统及其发展趋势
• 1.3 LTCC 收发组件的国内外发展动态
• 1.3.1 国外发展动态
• 1.3.2 国内发展动态
• 1.4 课题简介
• 第二章 LTCC 技术基本理论及应用
• 2.1 MCM 技术简介
• 2.1.1 MCM 技术的特点概要
• 2.1.2 MCM 的分类
• 2.1.3 MCM 的运用和发展趋势
• 2.2 低温共烧陶瓷（LTCC）技术
• 2.2.1 LTCC 的加工工艺流程
• 2.2.2 LTCC 技术的特点及运用
• 2.2.3 LTCC 技术的不足与改进方法
• 第三章 收发前端中的LTCC 无源电路设计
• 3.1 毫米波LTCC 波导－微带过渡结构设计
• 3.2 毫米波LTCC 层间互连结构
• 3.3 滤波器
• 3.3.1 频率变换
• 3.3.2 毫米波LTCC 埋置带通滤波器设计
• 3.3.3 毫米波LTCC 埋置带阻滤波器设计
• 3.3.4 中频低通滤波器的设计
• 第四章 八毫米LTCC 收发前端
• 4.1 概述
• 4.2 LTCC 收发前端总体方案设计
• 4.2.1 接收支路方案设计
• 4.2.2 发射支路方案设计
• 4.2.3 总体方案设计与电路布局
• 4.2.4 偏置电路设计
• 4.3 系统的制作与装配
• 4.4 系统的测试
• 4.4.1 接收支路的测试
• 4.4.2 发射支路的测试
• 4.4.3 测试结果分析
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果