基于LTCC技术的Ku波段T/R组件设计研究

摘要

本文基于LTCC技术，对高性能、微型化、高可靠性的Ku波段T/R组件设计进行了探索研究，针对T/R组件的几项关键模块进行了理论分析，模块设计、仿真验证以及系统优化，实现了整个组件的三维集成。根据收发机的关键系统参数确定了15.5GHz T/R组件的系统框图，基于LTCC技术，利用Ansoft HFSS软件和Agilent AppCAD软件设计了滤波器、功率分配器、传输线互联模型、限幅电路等组件中的无源电路模块。整个组件在15层的LTCC基板上实现，各个模块的设计充分利用了LTCC技术的特点并兼顾了整个芯片的布局结构，有源芯片表贴在LTCC基板上，无源模块和电源走线主要嵌入在LTCC基板中，在LTCC基板的第十层布入整体地并在各模块之间加入LTCC通孔柱，实现了各个模块的整体有效隔离，减小了整个系统组件的电磁信号干扰和电磁信号耦合。利用Ansoft Designer对整个电路系统进行了联合优化，仿真结果为，接收支路的噪声系数为3.5dB，增益达到26.3dB，灵敏度达到-70dBm；发射支路的增益为28.5dB，谐波抑制达到45dBc，并且处于绝对稳定区域。收发支路的相对带宽和设计值相差保持在15％以内，整个组件面积为2.5cm×3cm。

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第一章绪论

1.1本文工作的背景和意义

1.2国内外相关课题研究的发展和现状

1.3本文的研究工作

第二章LTCC技术

2.1 LTCC的特点

2.2 LTCC技术的应用

第三章收发机方案

3.1各种收发机结构及其特点

3.1.1超外差结构

3.1.2零中频结构

3.1.3镜像抑制结构

3.2基于LTCC技术的T/R组件系统

3.2.1 T/R组件系统架构的确定

3.2.2 T/R组件的整体设计指标

3.2.3 T/R组件关键参数的预算

3.3本章小结

第四章无源模块设计

4.1滤波器的设计

4.1.1滤波器设计一般方法

4.1.2耦合滤波器设计

4.1.3实验法设计滤波器

4.1.4交指状带通滤波器设计

4.2功率分配器和耦合器的设计

4.2.1功率分配器

4.2.2耦合器

4.2.3功率分配器的设计

4.3 LTCC模块之间的互联

4.3.1直流加载模块设计

4.3.2传输线转接模块设计

4.3.3 MMIC芯片在LTCC基板上的连接模型设计

4.4接收机的限幅电路

4.4.1限幅电路的设计理论

4.4.2限幅电路设计

4.5本章小结

第五章T/R组件的系统仿真和设计实现

5.1接收支路

5.2发射支路

5.3收发机的布局

5.3.1收发机的电磁兼容问题

5.3.2收发机有源模块的电源

5.3.3收发机的整体布局

5.4本章小结

第六章结论和展望

6.1本文结论

6.2展望

致谢

参考文献

研究成果