《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的X頻段變頻模塊研制
電子技術(shù)應(yīng)用
麻澤龍,,吳景峰,,余小輝
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
摘要: 研制了一款利用系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)(SIP)的小體積X頻段雙通道收發(fā)變頻模塊,在其內(nèi)部集成了采用不同工藝制成的器件,。模塊把發(fā)射通道和接收通道集成到一個(gè)腔體中,,并實(shí)現(xiàn)收發(fā)分時(shí)控制。模塊采用上下雙腔結(jié)構(gòu),,不同腔體之間采用BGA球柵陣列進(jìn)行垂直連接,,顯著減小模塊體積,模塊體積為21 mm×16 mm×3.8 mm,。模塊主要指標(biāo)測(cè)試結(jié)果為:接收通道輸入P-1dB ≤-10 dBm,,接收信號(hào)增益30~35 dB,接收通道隔離度大于等于55 dB,,接收噪聲系數(shù)小于等于8 dB,;發(fā)射通道增益10~12 dB,發(fā)射通道最大輸出功率大于等于12 dBm,,二次三次諧波抑制大于等于60 dBc,,雜波抑制大于等于55 dBc,模塊可在-55~+85 ℃正常工作,。實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,。
中圖分類號(hào):TN72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245672
中文引用格式: 麻澤龍,吳景峰,,余小輝. 基于系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的X頻段變頻模塊研制[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,,2024,50(12):105-111.
英文引用格式: Ma Zelong,,Wu Jingfeng,,Yu Xiaohui. Development of X-band RF transceiver module with system in package technology[J]. Application of Electronic Technique,2024,,50(12):105-111.
Development of X-band RF transceiver module with system in package technology
Ma Zelong,,Wu Jingfeng,Yu Xiaohui
The 13th Research Institute of China Electronics Technology
Abstract: A miniaturized X-band dual-channel radio frequency(RF) transceiver module is designed by using system in package(SiP) technology, which integrates devices based on a variety of process. Receiving channel and transmitting channel are integrated into a cavity, and time-sharing control for transmitting and receiving is achieved. Double-cavity structure is used and different cavities are vertically interconnected through the ball grid arrays to reduce the module size significantly. The size of SIP module is 21 mm×16 mm×3.8 mm. The main measured technical specifications of the modules are as follows: The P-1dB of receiving channel ≤-10 dBm, receiving signal gain 30~35 dB, isolation degree of the receiving channel ≥55 dB, receiving noise figure ≤8 dB; gain of transmission channel 10~12 dB, maximum output power of transmission channel ≥12 dBm, second and third harmonic suppression ≥60 dBc, clutter rejection ≥55 dBc, the module can function properly within the temperature range of -55~+85 ℃. The measured results are basically agreed with the simulation results.
Key words : X-band,;RF transceiver system,;system in package;BGA ball grid arrays

引言

系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)(System in Package,,SiP)是將多個(gè)具有不同功能的有源電子器件與無(wú)源元件等其他器件組裝成為可以提供多種功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件,,形成一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)[1]。相較于片上系統(tǒng)(System on Chip,,SoC),,系統(tǒng)級(jí)封裝的最大優(yōu)勢(shì)就是可以采用具有不同工藝(CMOS、Bi-CMOS等)和封裝技術(shù)(MCM)的器件制作出具有不同功能(發(fā)射接收通道,、耦合器,、頻率源)的系統(tǒng)[2],充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)勢(shì),,且可以降低研發(fā)周期,,節(jié)約成本[3],。射頻SiP是SiP模塊的一個(gè)重要研究方向[4],主要基片類型包括硅基,、低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,,LTCC)以及多層板等,芯片連接類型包括倒裝,、芯片層疊,,封裝類型包括球柵陣列(Ball Grid Array,BGA),、柵格陣列(Land Grid Array,,LGA)等[5]。在文獻(xiàn)[6]中研究人員設(shè)計(jì)了一款基于SiP技術(shù)工作頻段為8~12 GHz的收發(fā)模塊[6],,內(nèi)部集成了高功率放大器,、低噪聲放大器、單片微波集成芯片,、單刀雙擲開(kāi)關(guān)等器件,,不同層間通過(guò)接插件連接,尺寸僅為13.8 mm×13.8 mm×6.1 mm,。

本文介紹了一種X頻段雙通道收發(fā)SiP模塊,。該模塊使用了多種原材料(GaAs、陶瓷)及工藝類型(CMOS,、薄膜體聲波諧振器濾波(Film Bulk Acoustic Resonator,,F(xiàn)BAR)等)制成的元器件。通過(guò)合理的軟件仿真,、原理圖設(shè)計(jì),、器件布局,最終實(shí)現(xiàn)了該頻段收發(fā)模塊的小型化,,且相關(guān)指標(biāo)測(cè)試指標(biāo)良好,,滿足設(shè)計(jì)需求。


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作者信息:

麻澤龍,,吳景峰,,余小輝

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所, 河北 石家莊 050000)


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