基于LTCC的超宽带毫米波收发前端

论文摘要

超宽带毫米波收发前端是毫米波电子战系统中的重要构成部分,低温共烧陶瓷（LTCC）技术给毫米波电子战系统向小型化、轻量化、高集成度方向的发展提供了有效的解决途径。本文从时分信道化理论出发,采用LTCC技术研究覆盖18-40GHz的收发前端,这在国内尚属首次,有着巨大的挑战性。本文在介绍LTCC基本特点和了解国内LTCC加工工艺水平的基础上研究了超宽带毫米波收发前端和其中的关键部件。本文从LTCC层间互连结构的集总电路模型出发,基于阻抗匹配理论研究了X波段的微带-带状线过渡,测得背靠背结构损耗小于1.4dB,回波损耗基本优于-10dB,可解决前端中布线交叉的问题;利用LTCC自身多层基板的优势,从平行耦合滤波器的设计理论出发,对传统结构进行了改进,研制出了两种新颖的毫米波LTCC宽带滤波器,插入损耗可分别小于3dB和2dB,带外4GHz处抑制度分别可达30dB和40dB;基于三线耦合滤波器设计理论研究了LTCC三线耦合滤波器,插入损耗小于2dB,带外4GHz处的抑制度优于30dB;基于耦合系数法和外部Qe值设计理论,采用了一种新颖的耦合抽头结构制作了X波段全频段LTCC滤波器,插入损耗小于1.5dB,可作为中频滤波器使用;基于时分信道化理论研究制作的毫米波LTCC五路开关滤波组件,带外抑制度较高,且性能最好的滤波通道损耗小于7.5dB。整个超宽带毫米波收发前端制作在一块10层Dupon943 LTCC介质基板上。腔体外形尺寸为108mm×80mm×18mm,重量小于220g。测试结果表明,接收增益在部分频率处大于20dB,最小噪声系数约为7dB。在未接末级功放情况下测得部分频率的发射功率大于-5dBm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 超宽带毫米波收发前端国内外发展动态
• 1.3 本文的研究意义
• 1.4 超宽带毫米波收发前端课题简介
• 第二章 LTCC 技术简介
• 2.1 LTCC 技术特点
• 2.2 LTCC 中使用的基本材料
• 2.3 LTCC 的生产工艺流程
• 2.4 LTCC 技术的发展趋势
• 2.5 LTCC 技术存在的不足和解决途径
• 第三章 超宽带毫米波收发前端研制方案
• 3.1 超宽带毫米波收发技术
• 3.1.1 直接侦测和直接发射技术
• 3.1.2 信道化收发技术
• 3.2 超宽带毫米波收发前端研制方案
• 3.2.1 超宽带毫米波发射支路方案
• 3.2.2 超宽带毫米波接收支路
• 3.3 小结
• 第四章 超宽带毫米波收发前端中的相关电路研究
• 4.1 超宽带毫米波收发前端中的传输接口
• 4.1.1 脊波导—微带过渡
• 4.1.2 脊波导—同轴过渡
• 4.1.3 同轴—微带过渡
• 4.2 LTCC 中微带-带状线过渡的设计
• 4.3 微波毫米波LTCC 滤波器的设计
• 4.3.1 改进型宽带毫米波LTCC 平行耦合滤波器的设计
• 4.3.2 LTCC 三线耦合滤波器的设计
• 4.3.3 X 波段全频段LTCC 交指滤波器的设计
• 4.3.4 LTCC 毫米波折叠型端耦合带通滤波器的设计
• 4.3.5 LTCC 低通滤波器的设计
• 4.4 LTCC 基板中微带线的不连续性
• 4.5 LTCC 基板中的金丝键合分析
• 4.6 LTCC 超宽带毫米波开关滤波组件
• 第五章 基于LTCC 的超宽带毫米波收发前端的制作和测试
• 5.1 基板电路布局
• 5.2 基板的装配
• 5.3 收发前端的测试
• 5.3.1 接收通道的测试
• 5.3.2 发射支路的测试
• 5.3.3 测试小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果