《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于系统级封装技术的X频段变频模块研制
电子技术应用
麻泽龙，吴景峰，余小辉
中国电子科技集团公司第十三研究所
摘要： 研制了一款利用系统级封装技术（SIP）的小体积X频段双通道收发变频模块，在其内部集成了采用不同工艺制成的器件。模块把发射通道和接收通道集成到一个腔体中，并实现收发分时控制。模块采用上下双腔结构，不同腔体之间采用BGA球栅阵列进行垂直连接，显著减小模块体积，模块体积为21 mm×16 mm×3.8 mm。模块主要指标测试结果为：接收通道输入P-1dB ≤-10 dBm，接收信号增益30～35 dB，接收通道隔离度大于等于55 dB，接收噪声系数小于等于8 dB；发射通道增益10～12 dB，发射通道最大输出功率大于等于12 dBm，二次三次谐波抑制大于等于60 dBc，杂波抑制大于等于55 dBc，模块可在-55～+85 ℃正常工作。实测结果与仿真结果基本一致。
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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