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X波段功率器件外殼端口仿真與測(cè)試差異性研究

2022年電子技術(shù)應(yīng)用第4期

顏匯锃，施夢(mèng)僑，周昊，陳寰貝

南京電子器件研究所，江蘇南京210016

摘要： 基于探針測(cè)試方法進(jìn)行X波段功率器件外殼端口的仿真與測(cè)試差異性研究。在使用仿真軟件對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化后,通過(guò)HTCC(高溫共燒陶瓷)工藝線制備和生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)使用GSG探針對(duì)該端口進(jìn)行測(cè)試后的插入損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于仿真結(jié)果。通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)方法，分析出插入損耗仿真與測(cè)試的差異來(lái)源于輻射損耗，導(dǎo)致信號(hào)在返回路徑的信號(hào)完整性受到影響。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化后插入損耗大幅減小，證明輻射損耗是造成差距的原因，通過(guò)電磁屏蔽可以得到有效解決。該研究可以為大功率器件類封裝外殼的設(shè)計(jì)、測(cè)試和使用提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 探針測(cè)試 X波段大功率封裝外殼輻射損耗

中圖分類號(hào)： TN454
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212360
中文引用格式： 顏匯锃，施夢(mèng)僑，周昊，等. X波段功率器件外殼端口仿真與測(cè)試差異性研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：98-103.
英文引用格式： Yan Huizeng，Shi Mengqiao，Zhou Hao，et al. Research on the differences of RF port simulation and test of X-band power device package[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：98-103.

Research on the differences of RF port simulation and test of X-band power device package

Yan Huizeng，Shi Mengqiao，Zhou Hao，Chen Huanbei

Nanjing Electronic Devices Institute，Nanjing 210016，China

Abstract： This paper discussed research on the differences of RF Port simulation and test of X-band power device package which was based on probe test method. After optimizing it with simulation software, samples are produced through HTCC process line, the result of testing the port with GSG probe is much larger than the simulation results. It is analyzed by experimental methods such as control experiment and simulation result reproduction that the difference between S21 simulation and test is due to radiation loss, which affects the signal integrity of the signal in the return path. Insertion loss is greatly reduced after optimizing the structure, which proves that the radiation loss is the cause of the gap. Radiation loss can be effectively solved by electromagnetic shielding. This article can provide a reference for the design, test and practical use of high-power device packages.

Key words : probe test；X-band；high-power device package；radiation loss

0 引言

固態(tài)微波功率器件是信息化設(shè)備中的核心元件，對(duì)裝備的信息探測(cè)能力、信息傳輸能力、信息處理和發(fā)射能力起著決定性作用^[1]。隨著X波段微波組件的不斷發(fā)展^[2]，對(duì)封裝外殼的端口傳輸性能要求不斷提高。器件封裝要求外殼提供更好的端口匹配特性，以避免端口損耗導(dǎo)致的大功率固態(tài)微波器件的輸出功率下降^[3]。

面向固態(tài)微波功率器件封裝的外殼多使用陶瓷絕緣子實(shí)現(xiàn)端口的傳輸要求。在以陶瓷為介質(zhì)的信號(hào)傳輸中，采用波導(dǎo)轉(zhuǎn)微帶的傳輸方式可以消除諧振，有效地減小信號(hào)傳輸?shù)牟迦霌p耗^[4]。其中施夢(mèng)僑等人設(shè)計(jì)了一款面向小功率4通道收發(fā)模塊封裝用陶瓷外殼，在8 GHz～12 GHz的頻帶內(nèi)，端口插入損耗≤0.6 dB^[5]；李永彬等人設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于18 GHz功放模塊的陶瓷外殼，在DC～18 GHz的頻帶內(nèi)，端口插入損耗≤0.6 dB^[6]，均采用共面波導(dǎo)-帶狀線-共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行微波信號(hào)的傳輸。

分析已報(bào)道的各類微波外殼方面的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)端口的仿真與測(cè)試結(jié)果存在差異的頻率較高。為解決差異性，只能通過(guò)調(diào)整端口結(jié)構(gòu)和尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，但該方法不僅需要重新設(shè)計(jì)與制備端口，還無(wú)法從根本上解決差異性較大的問(wèn)題。本文基于探針測(cè)試技術(shù)，重點(diǎn)分析共面波導(dǎo)-帶狀線-共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的陶瓷絕緣子仿真及測(cè)試結(jié)果，研究該結(jié)構(gòu)微波性能惡化的原因以及提出相應(yīng)的解決方法，可以為該類別的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供借鑒作用。

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作者信息：

顏匯锃，施夢(mèng)僑，周昊，陳寰貝

(南京電子器件研究所，江蘇南京210016)

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