基于LTCC技术的S波段低噪声放大器的小型化设计

基于LTCC技术的S波段低噪声放大器的小型化设计

 

　　本文利用低温共烧陶瓷(LTCC) 技术的优势设计了一种用于无线局域网的小型化、低噪声的放大器。事实上，低噪声微波放大器(LNA) 目前已经应用于微波通信、GPS 接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中，而且， 随着工业技术的发展， 其小型化技术也越来越受到人们的关注。

　

　　与普通的FR4板材相比， LTCC基板具有明显的高频优势。由于其三维多层集成功能，因此，与传统的微波板(主要是聚四氟乙烯PTFE类产品) 相比， LTCC在体积上占有明显的优势。此外， LTCC材料的介电常数范围宽， 可适应各种频段的应用需求。与HTCC相比， 由于LTCC烧结温度低， 可采用低熔点、低损耗的银、金等导体浆料进行布线印刷， 因而极大地降低了LTCC产品的损耗； 并且与半导体工艺的热胀系数非常接近， 更利于有源/无源集成。综上所述， LTCC技术具有如下优点：

 

　　 LTCC材料具有优良的高频高Q特性， 使用频率可高达几十GHz，能很好的满足日益发展的无线射频微波应用要求；

　　 使用银、金、铜及其合金等高电导率的金属材料作为导体材料， 有利于提高电路系统的品质因子， 制作的电路导体损耗小；

　　 集成度高， 低温共烧陶瓷(LTCC) 可以制作层数很高的电路基板， 一般可以达到几十层甚至上百层，并可将多个无源组件埋入其中， 而且能集成的组件种类多、参量范围大。除L/R/C外，LTCC还可将敏感组件、EMI抑制组件、电路保护组件等集成在一起， 并对有源器件/芯片可表贴，以实现有源/无源集成， 有利于提高电路的组装密度；

　　本设计采用两级放大， 指标要求如下： 噪声系数≦0.8dB；增益≧24dB；增益平坦度为±0.5dB；输入输出驻波≦1.3， 且DC～14GH稳定。

　　设计时， 第一级放大器可选用ATF55143，它的优势是增益高，噪声系数小， 体积小， 工作电流较小， 静态工作点稳定， 不易自激。其基板采用ferro公司的A6膜片并考虑到内埋置电感、电容与机械强度等因素，电路基板的厚度为0.6mm。

 

　　本设计的第二级采用的是RFMD公司的单片放大器SPF-5O43Z， 它的优点是体积小， 便于小型化设计、噪声低、供电电路简单、且稳定性好。这两级放大器均是单电源供电， 供电电压低， 电流小， 便于调整。

 

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