《電子技術應用》
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基于系統級封裝技術的X頻段變頻模塊研制
電子技術應用
麻澤龍,吳景峰,余小輝
中國電子科技集團公司第十三研究所
摘要: 研制了一款利用系統級封裝技術(SIP)的小體積X頻段雙通道收發變頻模塊,在其內部集成了采用不同工藝制成的器件。模塊把發射通道和接收通道集成到一個腔體中,并實現收發分時控制。模塊采用上下雙腔結構,不同腔體之間采用BGA球柵陣列進行垂直連接,顯著減小模塊體積,模塊體積為21 mm×16 mm×3.8 mm。模塊主要指標測試結果為:接收通道輸入P-1dB ≤-10 dBm,接收信號增益30~35 dB,接收通道隔離度大于等于55 dB,接收噪聲系數小于等于8 dB;發射通道增益10~12 dB,發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。實測結果與仿真結果基本一致。
中圖分類號:TN72 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245672
中文引用格式: 麻澤龍,吳景峰,余小輝. 基于系統級封裝技術的X頻段變頻模塊研制[J]. 電子技術應用,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

系統級封裝技術(System in Package,SiP)是將多個具有不同功能的有源電子器件與無源元件等其他器件組裝成為可以提供多種功能的單個標準封裝件,形成一個系統或者子系統[1]。相較于片上系統(System on Chip,SoC),系統級封裝的最大優勢就是可以采用具有不同工藝(CMOS、Bi-CMOS等)和封裝技術(MCM)的器件制作出具有不同功能(發射接收通道、耦合器、頻率源)的系統[2],充分發揮各工藝的優勢,且可以降低研發周期,節約成本[3]。射頻SiP是SiP模塊的一個重要研究方向[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[6]中研究人員設計了一款基于SiP技術工作頻段為8~12 GHz的收發模塊[6],內部集成了高功率放大器、低噪聲放大器、單片微波集成芯片、單刀雙擲開關等器件,不同層間通過接插件連接,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,FBAR)等)制成的元器件。通過合理的軟件仿真、原理圖設計、器件布局,最終實現了該頻段收發模塊的小型化,且相關指標測試指標良好,滿足設計需求。


本文詳細內容請下載:

http://www.jysgc.com/resource/share/2000006257


作者信息:

麻澤龍,吳景峰,余小輝

(中國電子科技集團公司第十三研究所, 河北 石家莊 050000)


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