一种基于LTCC技术的高集成度8x8微波开关矩阵的制作方法_2

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接至第二输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0053]第五输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0054]第五输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0055]第五输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0056]第五输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0057]第五输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0058]第五输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0059]第六输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0060]第六输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0061]第六输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0062]第六输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0063]第六输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0064]第六输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0065]第六输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0066]第六输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0067]第七输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0068]第七输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0069]第七输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0070]第七输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0071]第七输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0072]第七输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0073]第七输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0074]第七输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0075]第八输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0076]第八输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0077]第八输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0078]第八输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0079]第八输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0080]第八输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0081]第八输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0082]第八输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口 ;
[0083]电源和控制接口通过低频导线和控制电路基板相连,第一层LTCC基板的金属层通过金带和金属介质中的绝缘子相连,控制电路基板通过金带和绝缘子相连,
[0084]8个射频输入接头焊接在第一层LTCC基板的金属层,通过第一层LTCC基板的金属层分别与八个输入的单刀八掷开关的射频输入接口连接;
[0085]8个射频输出接头焊接在第一层LTCC基板的金属层,通过第一层LTCC基板的金属层分别与八个输出的单刀八掷开关的射频输出接口连接;
[0086]第三十六层LTCC基板采用导电胶粘接到金属介质的一侧,控制电路基板用螺钉固定在金属介质的另一侧,金属介质和金属壳为金属一体结构;
[0087]三十六层LTCC基板的每一层通过高温烧结在一起;
[0088]射频信号的走向为:射频信号分别从8个射频输入接口输入,通过LTCC的第一层基板上的金属层分别输入到输入的单刀八掷开关,输入的单刀八掷开关的输出分成八个路由,通过垂直金属化孔分散到第一层、第四层、第九层、第十四层、第十九层、第二十四层、第二十九层、第三十四层LTCC基板的金属层;第一层、第四层、第九层、第十四层、第十九层、第二十四层、第二十九层、第三十四层LTCC基板的金属层再通过垂直金属化孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再连接到焊接在第一层LTCC基板的金属层上的输出的单刀八掷开关的输入,从输出的单刀八掷开关的射频输出接口输出;
[0089]控制信号的走向为:串行控制信号从控制接口进入,通过低频导线传输到控制电路基板,控制电路基板将接收到的串行控制信号转换成并行信号,通过金属介质中的绝缘子将并行信号传输至第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层至第八层LTCC基板的垂直过孔传输到第九层LTCC基板的金属层,再由第九层LTCC基板的金属层通过垂直过孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层LTCC基板的金属层与十六个单刀八掷开关的控制接口相连;
[0090]LTCC基板的第一层和第九层电路将控制信号分别连接到16个单刀八掷开关,通过控制16个单刀八掷开关实现8X8开关矩阵的通道切换。
[0091]电源信号的走向为:电源包括+5V电压和-5V电压,+5V电压从电源接口进入,通过低频导线连接到控制电路基板上,-5V电压也从电源接口进入,通过低频导线连接到控制电路基板上,再通过绝缘子转接至第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层至第三层LTCC基板的垂直过孔传输到第四层LTCC基板的金属层,再由第四层LTCC基板的金属层通过垂直过孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层LTCC基板的金属层与十六个单刀八掷开关的电源接口相连;给十六个单刀八掷开关供电。
[0092]所述金属介质中镶嵌有50个绝缘子。
[0093]所述金属介质的厚度为5mm。
[0094]本发明与传统技术相比的优点在于:
[0095](I)本发明通过射频电路的高集成度设计,将控制电路和射频电路合理的分布在两个腔体中,整体设计结构紧凑,大大减小了产品的体积,同时也减小了产品的安装面积。
[0096](2)本发明采用了将单刀八掷开关集成在LTCC基板表面的方案,使得射频电路高度集中,减小了射频信号的传输路径,因而使得射频信号的插入损耗相对于传统技术得到了降低。
[0097](3)本发明将控制电路和射频电路分腔隔开,能够减小控制电路对射频电路的干扰,减少电磁兼容的问题。
[0098](4)本发明提出了 36层的LTCC基板,将单刀八掷开关芯片集成到LTCC基板上,该方案使得射频路径的长度缩减到100mm,而传统的方案中射频路径的长度为151mm。由于减小了射频信号的路径长度,开关矩阵的射频信号插入损耗为3dB,比传统方案优2dB,这个改善将减小所在系统的功耗。同时由于该方案将立体结构改进为平面结构,极大地减小了开关矩阵的体积,实物的外形尺寸为95_X60mmX 18mm,仅有传统设计体积的1/60。
[0099](5)本发明采用LTCC技术,将开关矩阵的射频通道完全设计到LTCC介质基板内部,隔离层的设计可以减少基板内部信号线间的串扰,金属化孔的设计将射频信号封锁在传输通道内,减少了基板内部信号的谐振。
【附图说明】
[0100]图1为本发明的系统组成框图;
[0101]图2为本发明的射频电路原理图;
[0102]图3为传统的8X8开关矩阵设计方案外形图;
[0103]图4为本发明的外形示意图;
[0104]图5为本发明安装LTCC基板的腔体形状图;
[0105]图6为本发明LTCC基板剖面图;
[0106]图7为第一层LTCC基板电路图;
[0107]图8为第四层LTCC基板电路图;
[0108]图9为第九层LTCC基板电路图;
[0109]图10为第十四层LTCC基板电路图;
[0110]图11为第十九层LTCC基板电路图;
[0111]图12为第二十四层LTCC基板电路图;
[0112]图13为第二十九层LTCC基板电路图;
[0113]图14为第三十四层LTCC基板电
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