基于ltcc的限幅保护式s波段接收组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多芯片接收组件，特别是涉及一种基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件。
【背景技术】
[0002]接收组件的任务是将天线送来的射频信号下变频到中频，要求组件具有较高的灵敏度和频率稳定度，组件也应充分考虑使用寿命及使用安全性的要求。一般来说，接收组件的体系结构主要有超外差式、零中频式、双中频式和低中频式。超外差式体系结构主要具有如下优点:(1)通过合理地选择中频和滤波器，可以提高系统的选择性和灵敏度；(2)通过合理地分配增益，可以改善系统的稳定度，减小杂波干扰；(3)可以实现较低固定中频的数模转换。因此，这类型的体系结构被认为是可靠的接收组件拓扑结构。
[0003]随着单片微波集成电路(MMIC)，收/发组件在民用、军用雷达和通讯系统中的广泛应用，迫切需要采用重量轻、体积小、成本低和可靠性高的微波多芯片组件(MMCM)技术。现有的PCB组装技术已远远不能满足要求，主要表现在:(1)双层PCB板满足不了组件小型化的要求；(2)多层PCB板的盲孔、层压工艺对于微波信号会引入较大寄生参数，且多层PCB板的盲孔工艺不够灵活，通常是从顶层过孔到中间某一层，不能实现中间某一层到中间另一层的连接；(3)多层PCB板材料的热膨胀系数与GaAs芯片的热膨胀系数相差较大，GaAs芯片不能直接粘接在PCB板上，所以通常需将GaAs芯片封装后再烧结在PCB基板上，封装后体积自然增大。而LTCC材料的热膨胀系数和GaAs材料的热膨胀系数相近，芯片可直接粘结在LTCC基板上，通过金丝铝丝的键合实现信号的传输。
[0004]低温共烧陶瓷(LTCC)技术是实现MMCM的一种理想的组装技术，它提供了比传统的厚膜、薄膜技术更加灵活的设计方法，可实现信号从顶层和中间层、中间层之间的任意传输。可以很方便地将GaAs芯片、微波传输线、逻辑控制线和电源线等组合在同一个LTCC三维微波传输结构中。
[0005]如何提供一种体积小、集成度高、可靠性好、防烧毁、使用寿命长的基于LTCC的S波段多芯片接收组件是本技术领域一直渴望解决的问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、集成度高、可靠性好、防烧毁的基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件，包括限幅器、低噪声放大器、频带可调滤波器、第一级增益放大器、第二级增益放大器、解调器、频率综合器、第一 RF变压器、第二 RF变压器、频率合成器、滤波器、第三级增益放大器、衰减器和第四级增益放大器，接收信号依次通过限幅器、低噪声放大器、频带可调滤波器、第一级增益放大器和第二级增益放大器与解调器的第一输入端相连，解调器的第二输入端与频率综合器相连，解调器的输出端分别通过第一 RF变压器、第二 RF变压器与频率合成器连接，频率合成器依次通过滤波器、第三级增益放大器和衰减器与第四级增益放大器连接；
[0008]所述的低噪声放大器包括:
[0009]—个共源或共发射极输入放大晶体管对:第一场效应管M1、第四场效应管M4 ;
[0010]一个共栅或共基放大晶体管对:第二场效应管M2、第三场效应管M3 ;
[0011]尾电流源管和带有紧密耦合差分电感的输出负载电路；
[0012]所述的第一场效应管Ml的栅极与射频输入连接，第一场效应管Ml的源极通过第一负反馈电感L0与尾电流源管M5连接，第一场效应管Ml的漏极与第二场效应管M2的源极相连；第四场效应管M4的源极通过第二负反馈电感L1与尾电流源管M5连接，第四场效应管M4的漏极与第三场效应管M3的源极相连，第二场效应管M2的栅极连接直流偏置电压DCBIAS_2，第三场效应管M3的栅极连接直流偏置电压DCBIAS_1，第二场效应管M2和第三场效应管M3的漏极分别与输出负载电路相连；
[0013]所述基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件采用LTCC多层互连基板，所述LTCC多层互连基板为三维微波传输结构，采用叠层通孔实现微波垂直互联，表面印刷传输线实现平面互联。
[0014]所述的低噪声放大器还包括耦合电容C0，耦合电容C0的一端与第四场效应管M4的栅极相连，另一端连接第一场效应管Ml的漏极与第二场效应管M2的源极的公共连接点。
[0015]所述尾电流源管M5的漏极连接在第一负反馈电感L0和第二负反馈电感L1的公共连接点上，尾电流源管M5的栅极连接直流偏置电压，尾电流源管M5的源极连接备用电源Vss。
[0016]所述的输出负载电路包括由第一电容C1、第四电感L4组成的左侧单端谐振回路和由第二电容C2、第五电感L5组成的右侧单端谐振回路；第一电容C1、第四电感L4、第五电感L5和第二电容C2的一端分别与电源电压Vcc连接，第一电容Cl和第四电感L4的另一端与第二场效应管M2的漏极相连，第二电容C2和第五电感L5的另一端与第三场效应管M3的漏极连接。
[0017]所述的LTCC多层互连基板为11层LTCC生瓷胚体，每层LTCC生瓷胚体的厚度为127μπι，所述LTCC多层互连基板的厚度小于1.1mm。LTCC多层互连基板为11层LTCC生瓷胚体烧结而成，其中射频信号线与逻辑控制线分开设计，分布在基板的两面；逻辑控制线和电源线分布在基板的同一面；中间层设置大面积金属地层，在保证了接地良好的情况下增强了信号之间的隔离。
[0018]所述基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件还包括砷化镓的MMIC芯片，通过环氧导电胶粘接的方法将MMIC芯片粘接到LTCC多层互连基板上；
[0019]所述MMIC芯片采用金丝键合的方法实现互连。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]1)将芯片级元器件和LTCC工艺结合，将微波传输、逻辑控制、电源管理等功能很好地集成在LTCC三维传输系统中，大大缩小了接收组件的体积(缩小了近四分之一)。
[0022]2)通过可变增益放大器结合数控衰减器来完成增益调节范围及精度，相比单一的可变增益放大器或数控衰减器完成的精度调节更好。
[0023]3)限幅器将输入信号幅度限定在规定范围内，输入电压超过或低于参考值时，输出电压被限制在限幅电平，起到了很好的限幅保护作用，可有效防止接收组件烧毁，延长了组件使用寿命。
[0024]4)采用四级放大器，增益可达74dB。
[0025]5)微波信号容易串扰，通过中间层设置大面积金属地层将射频信号与逻辑控制分开设计，保证接地良好的情况下增强了信号之间的隔离。
[0026]6)在低噪声放大器第一场效应管的反向放大输出端与第四场效应管的输入端之间设有耦合电容C0，初步产生了大致对称的差分信号；输出负载采用紧密耦合电感和谐振电容实现，进一步提高了差分输出增益相位的平衡性和稳健性；在第二级放大电路与尾电流源电路之间(即第四晶体管与尾电流源管之间)增设了负反馈电感L1，增加了电路对称性，提高了电路共模抑制能力，有助于提高差分输出增益相位的平衡性；第一负反馈电感L0与第二负反馈电感L1也可为紧密耦合差分电感，进一步改善了差分输出信号增益相位的平衡性；该低噪放电路的性能对元件变化不敏感，在组件变化时具有优良的鲁棒性，同时具有良好的共模干扰性能和对介质基底噪声的抗干扰能力。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型电路结构示意图；
[0028]图2为本实用新型低噪声放大器电路结构示意图；
[0029]图3为本实用新型LTCC多层互连基板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0031]如图1所示，基于LTCC的限幅保护式S波段接收组件，包括限幅器、低噪声放大器、频带可调滤波器、第一级增益放大器、第二级增益放大器、解调器、频率综合器、第一 RF变压器、第二 RF变压器、频率合成器、滤波器、第三级增益放大器、衰减器和第四级增益放大器，接收信号依次通过限幅器、低噪声放大器、频带可调滤波器、第一级增益放大器和第二级增益放大器与解调器的第一输入端相连，解调器的第二输入端与频率综合器相连，解调器的输出端分别通过第一 RF变压器、第二 RF变压器与频率合成器连接，频率合成器依次通过滤波器、第三级增益放大器和衰减器与第四级增益放大器连接。输入信号首先经过限幅器的限幅处理，低噪声放大器对限幅处理后的信号进行低噪声放大后输入到频带可调滤波器，频带可