专利名称：发射机前端模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线通讯硬件领域，尤其是指一种发射机前端模块。
背景技术：
近二十多年来，无线通讯的发展极大地满足了人类对通信的需求，同时这种需求进一步带动了无线移动终端在全世界范围内的迅速增长。在功能型移动终端向智能型移动终端的发展过程中，移动终端对射频功率放大器的需求出现了成倍的增长，这种需求进一步推动了对具有高性价比的特别是发 射机前端模块的开发。如图1，现有的发射机前端模块包含两颗芯片，含控制器的CMOS射频功放芯片(PAChip)和天线开关芯片(Antenna Switch)。天线开关芯片负责射频信号的控制与信道切换，控制器芯片负责整个模块的控制和协调任务。射频功放芯片担负着将微弱的射频信号进行放大的功能，其主要由有源功放芯片(PA Chip)和无源匹配电路(Matching Network)构成。有源功放芯片负责信号流的增益供给，无源匹配电路则负责信号的滤波和阻抗匹配。而现有技术中，上述无源匹配电路(Matching Network)通常由表面贴装(SMD)电容器和电感器组成。如图2就是含控制器的CMOS射频功放芯片(PAChip)的典型匹配电路图。SMD形式的无源匹配电路优点是具有很大的可调性，但占据空间很大，不利于前端模块的小型化，同时不具备成本优化空间。图3是一款利用SMD做匹配电路的发射模块的X光透视图，可以看出SMD占据了发射模块相当大的空间。为了将无源匹配电路小型化，一个可行的方案是将图2中的电容器和电感器用集成电路来实现。如图4所示即为一种集成电路的实现方案，在这个方案中阻抗匹配的电容器(Cl，C2, C3)和电感器(LI，L2)用集成方法来实现，也就是将整个匹配电路用一颗芯片来实现。这个方案达到了去掉SMD的目的，但是将前端模块中的芯片数量增加了一颗因而增加了封装成本。由于电感器(LI，L2)由片上走线和绑线来组成也使得整个匹配电路芯片面积庞大。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服了上述缺陷，提供一种无需SMD器件，成本更低且性能好的发射机前端模块。本实用新型的目的是这样实现的一种发射机前端模块，它包括相连的带控制器的射频功放芯片及集成电容器的天线开关芯片；所述集成电容器的天线开关芯片包括集成在一颗砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片上的用于阻抗匹配的集成电容器与天线开关模块；上述结构中，所述集成电容器的天线开关芯片的集成电容器包括有频段阻抗匹配电容与隔直电容；上述结构中，所述频段阻抗匹配电容包括主电容与微调电容；上述结构中，所述微调电容包括3个，3个微调电容的容值比为1:2 :4;上述结构中，所述砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片设置于基板上，基板的金属铜皮布线或QFN封装中的金属弓丨线架形成所述集成电容器。[0012]相较于传统发射机前端模块的片上电容和片上电感，本实用新型的有益效果在于采用了集成电容器(ICM)来实现匹配和隔直电容器的作用，并将ICM包含在天线开关芯片中。电容器和电感器的品质因素都得到了显著改善，从而提高了功放的射频性能。带有ICM 的天线开关芯片虽然总体面积有少许增加，因为整个发射模块去掉了 SMD并仍保持两颗芯片总数，因此发射模块的总体成本仍然获得了大的改善。
[0013]
以下结合附图详述本实用新型的具体结构[0014]图1为现有技术中双芯片的发射机前端模块框图；[0015]图2为现有射频功放芯片的典型匹配电路图；[0016]图3为使用SMD器件的双芯片发射机前端模块电路图；[0017]图4为无源匹配器件集成电路实现示意图；[0018]图5为本实用新型电路原理框图；、[0019]图6为带有ICM的四频发射模块应用实例图；[0020]图7为图6中四频发射模块的电路图；图8为应用实例中ICM实施方案图。
具体实施方式
[0022]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。[0023]本实用新型提供了一种方案，将传统图1中匹配电路所用的SMD器件去掉，在降低模块总体成本的同时保证发射模块的射频性能。[0024]如图5，一种发射机前端模块，它包括带控制器的射频功放芯片及集成电容器的天线开关芯片，两芯片之间连接完成数据交互。其中，集成电容器的天线开关芯片包括集成在一颗砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片上的用于阻抗匹配的集成电容器(ICM)与天线开关芯片 (Antenna Switch)。[0025]图6所示为本发明应用于四频发射模块的具体实施方法之一。用于阻抗匹配的集成电容器102和105同天线开关芯片106集成在同一颗用砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)或硅SOI制作的芯片107上。而其余的包括，含控制器的CMOS或SOI射频功放芯片101、支持功放芯片的载板100及第一频段(，比如800MHz，900MHz)的匹配用绕线电感104，另一个频段(比如1800MHzl，900MHz)的匹配用绕线电感103是。集成电容器102和105同绕线电感 103和104 —起完成图2所示的阻抗匹配功能。[0026]而图7是上述四频功放ICM的电路图，其中电容401，402和403为第一频段如 800MHz/900MHz的匹配电容，电容404，405和406为第二频段如1800MHz/1900MHz的匹配电容。403和404均为隔直电容，401，402，405和406是阻抗匹配电容。[0027]图8所示为该ICM的具体实施方法之一。为了保证准确性和可调性，其中电容501， 502,503和504 —起构成图7的电容401，电容505和506 —起组成图7的电容402，电容 507实现图7的电容403，电容510，511，512和513 —起构成图7的电容406，电容509和516 一起组成图7的电容405，电容508实现图7的电容404。电容501，502，503和504中 503是主电容，其余三个是微调电容。三个微调电容的容值比是1:2 :4，这样三个电容可以产生7个不同的电容值同503 —起完成对401电容的微调。同样的原理，电容510，511，512 和513中513是主电容，其余三个是微调电容。上述的微调电容根据需要还可采用1-4个， 当2个微调电容时，其容值比为1:2，3个微调电容时的容值比为1:2 :4，4个微调电容的容值比为1:2 4 :8。[0028]综上所述，本专利通过将图2中用于匹配和隔直流的电容器用集成电容器(ICM) 来实现并将ICM包含在天线开关芯片中。而用于匹配的电感器则用基板上的金属铜皮布线或QFN封装中的金属引线架实现。本专利通过集成电容器与模块载板或QFN引线架的最佳组合实现了功率放大器的阻抗匹配功能，有效地提高了功率放大器模块的射频性能和集成度，同时大大地降低了前端发射模块的成本和尺寸。[0029]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因 此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种发射机前端模块，其特征在于它包括相连的带控制器的射频功放芯片及集成电容器的天线开关芯片；所述集成电容器的天线开关芯片包括集成在一颗砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片上的用于阻抗匹配的集成电容器与天线开关模块。
2.如权利要求1所述的发射机前端模块，其特征在于所述集成电容器的天线开关芯片的集成电容器包括有频段阻抗匹配电容与隔直电容。
3.如权利要求2所述的发射机前端模块，其特征在于所述频段阻抗匹配电容包括主电容与微调电容。
4.如权利要求3所述的发射机前端模块，其特征在于所述微调电容包括3个，3个微调电容的容值比为1:2 :4。
5.如权利要求1-4任意一项所述的发射机前端模块，其特征在于所述砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片设置于基板上，基板的金属铜皮布线或QFN封装中的金属引线架形成所述集成电容器。
专利摘要本实用新型提供了一种发射机前端模块，它包括相连的带控制器的射频功放芯片及集成电容器的天线开关芯片；所述集成电容器的天线开关芯片包括集成在一颗砷化镓或氮化镓或硅SOI芯片上的用于阻抗匹配的集成电容器与天线开关模块。相较于传统的片上电容和片上电感，电容器和电感器的品质因素都得到了显著改善，从而提高了功放的射频性能。带有ICM的天线开关芯片虽然总体面积有少许增加，因为整个发射模块去掉了SMD并仍保持两颗芯片总数，因此发射模块的总体成本仍然获得了大的改善。
文档编号H04B1/04GK202856719SQ20122035379
公开日2013年4月3日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者徐杰 申请人:苏州广帝科微电子有限公司