專利名稱：一種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及射頻前端系統(tǒng)，尤其是一種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展對個人通信終端提出了更高的要求。如隨著 WLAN普及程度的不斷提高，射頻前端系統(tǒng)日益趨向便攜式方向發(fā)展，輕、薄、短、小的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)更加受到人們的青睞。天線是無線通訊系統(tǒng)中必須的元件，在可攜式的無線通訊設(shè)備的小型化和模塊化要求下，必須將天線與工作在5. 8GHz頻段的放大器、本振混頻組件等特定功能的單片電路以及濾波部分進(jìn)行系統(tǒng)集成封裝。如何提供良好的有特定功能射頻前端電路并將其與天線進(jìn)行系統(tǒng)集成和封裝，是目前工業(yè)界所追求的技術(shù)?，F(xiàn)有的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)通常將天線和射頻前端電路封裝在單層介質(zhì)板的同一個表面，這使得現(xiàn)有的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)占用面積較大，同時集成在同一表面的非線性有源電路對天線的輻射性能有較大影響，電磁兼容特性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，該集成封裝的射頻前端系統(tǒng)以LTCC 封裝技術(shù)為基礎(chǔ)，將天線和射頻前端電路封裝在多層LTCC基板上，使得整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、電磁兼容性能較好的特點(diǎn)。本發(fā)明技術(shù)方案如下—種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，如圖1、2所示，包括三層結(jié)構(gòu)上層結(jié)構(gòu)包括天線基板，天線的輻射結(jié)構(gòu)位于天線基板上表面，天線的金屬地板位于天線基板的下表面；中間結(jié)構(gòu)在橫向方向上包括由彼此間隔的4層介質(zhì)層和5層金屬層構(gòu)成的直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域和由4層介質(zhì)層構(gòu)成的區(qū)域，其中直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域在垂直方向上與下層結(jié)構(gòu)的集成電路相對應(yīng)，4層介質(zhì)層構(gòu)成的區(qū)域在垂直方向上與上層結(jié)構(gòu)的天線輻射結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中間具有一個直流饋電金屬柱，直流饋電金屬柱上端穿過天線基板作為直流電源接入端口、下端穿過下層集成電路基板與射頻前端電路相連，直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的第1、 3、5層金屬層之間通過周期性分布的金屬化過孔連接并與天線的金屬地板相連，第2、4層金屬層中間具有一個與直流饋電金屬柱相連的平面電感，且第2、4層金屬層之間通過金屬化過孔連接，第1、3、5層金屬層與第2、4層金屬層之間彼此絕緣；下層結(jié)構(gòu)為集成電路基板，射頻前端電路布置于集成電路基板下表面；天線輻射結(jié)構(gòu)的饋電點(diǎn)通過金屬饋電柱穿過介質(zhì)層連接到下層集成電路基板，金屬饋電柱與天線的金屬地板之間相互絕緣。整個集成封裝的射頻前端系統(tǒng)采用LTCC工藝實現(xiàn)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，其天線和射頻電路采用垂直多層結(jié)構(gòu)形式封裝，在天線結(jié)構(gòu)和射頻前端電路之間采用垂直直流偏置網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)射頻電路的直流饋電和交流隔離，能夠在滿足系統(tǒng)電磁兼容特性要求的前提下極大地縮小整個系統(tǒng)的體積；同時，本發(fā)明采用LTCC工藝，使之能夠更好地和特定功能有源電路進(jìn)行系統(tǒng)封裝、形成模塊化，并便于大批量生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)中直流偏置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)的天線反射系數(shù)曲線。圖4是本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)的射頻前端混頻電路的變頻損耗曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。封裝結(jié)構(gòu)的最上層為LTCC天線層，由兩層LTCC基片構(gòu)成，尺寸為 14. 9mm*8mm*l. 8mm。金屬輻射貼片置于上層LTCC基片的頂部，并且開有兩個槽；饋電層位于兩層基片中間，對頂層貼片耦合饋電；地板位于天線的最底部并且與中間的直流偏置網(wǎng)絡(luò)的上層地板重合。天線的饋線貫穿整個LTCC封裝結(jié)構(gòu)后在底部引出，作為底部前端電路的射頻信號源。封裝結(jié)構(gòu)的中層為直流電源偏置網(wǎng)絡(luò)，其作用為隔離射頻信號并為底層的射頻前端電路提供直流偏置電源。該偏置網(wǎng)絡(luò)包括四層LTCC介質(zhì)基片，尺寸為 14. 9mm*8mm*0. 434mm。第一層基片的頂部與第四次基片的底部有金屬地板，可以良好地隔離天線與射頻前端電路。偏置網(wǎng)絡(luò)的上層地板與天線地板重合，下層地板與射頻電路的地板重合。偏置網(wǎng)絡(luò)的頂部基片與底部基片中心位置分別引出兩個直流電路接頭，該接頭不與地板相連接。兩個接頭在貫穿頂部天線基板與底部射頻電路基板后分別接直流電源與底部的前端電路。四層LTCC基片之間有大量的通孔，可以與周圍的電路結(jié)構(gòu)形成良好的隔
1 O封裝結(jié)構(gòu)的最底層為射頻電路前端，尺寸為20mm*8mm*0. 434mm。該電路由二極管、 隔直電容、耦合器和電阻構(gòu)成。其中耦合器的端口 1與天線的饋線相連，相應(yīng)的隔離端口 3 與本振信號源相連，這樣直通端口 2得到的為射頻與本振信號的疊加。二端口在經(jīng)過隔置電容后與肖特基二極管相并聯(lián)。偏置網(wǎng)絡(luò)的下層直流接頭也與二極管相連，以提供直流偏置電壓?；祛l后的信號經(jīng)過隔直電容與低通濾波器后得到中頻信號，提供下一級的前端電路。由圖1 圖4可見，該封裝方案結(jié)構(gòu)緊湊，占用體積很小，在對電路元件小型化要求日益提高的今天具有重要使用價值；而且封裝結(jié)構(gòu)的電磁兼容特性良好，變頻損耗較低 (仿真測試結(jié)果為7dB左右)；并且當(dāng)工作頻率為5. 8GHz時系統(tǒng)的駐波比也較小，可以廣泛應(yīng)用于各種WLAN通信系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，包括三層結(jié)構(gòu)上層結(jié)構(gòu)包括天線基板，天線的輻射結(jié)構(gòu)位于天線基板上表面，天線的金屬地板位于天線基板的下表面；中間結(jié)構(gòu)在橫向方向上包括由彼此間隔的4層介質(zhì)層和5層金屬層構(gòu)成的直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域和由4層介質(zhì)層構(gòu)成的區(qū)域，其中直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域在垂直方向上與下層結(jié)構(gòu)的集成電路相對應(yīng)，4層介質(zhì)層構(gòu)成的區(qū)域在垂直方向上與上層結(jié)構(gòu)的天線輻射結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中間具有一個直流饋電金屬柱，直流饋電金屬柱上端穿過天線基板作為直流電源接入端口、下端穿過下層集成電路基板與射頻前端電路相連，直流偏置網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的第1、3、5層金屬層之間通過周期性分布的金屬化過孔連接并與天線的金屬地板相連，第2、4層金屬層中間具有一個與直流饋電金屬柱相連的平面電感，且第2、4層金屬層之間通過金屬化過孔連接，第 1、3、5層金屬層與第2、4層金屬層之間彼此絕緣；下層結(jié)構(gòu)為集成電路基板，射頻前端電路布置于集成電路基板下表面；天線輻射結(jié)構(gòu)的饋電點(diǎn)通過金屬饋電柱穿過介質(zhì)層連接到下層集成電路基板，金屬饋電柱與天線的金屬地板之間相互絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，其特征在于，所述集成封裝的射頻前端系統(tǒng)采用LTCC工藝實現(xiàn)。
全文摘要
一種集成封裝的射頻前端系統(tǒng)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的集成封裝的射頻前端系統(tǒng)天線和射頻電路采用垂直多層結(jié)構(gòu)形式封裝，在天線結(jié)構(gòu)和射頻前端電路之間采用垂直直流偏置網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)射頻電路的直流饋電和交流隔離，能夠在滿足系統(tǒng)電磁兼容特性要求的前提下極大地縮小整個系統(tǒng)的體積；同時，本發(fā)明采用LTCC工藝，使之能夠更好地和特定功能有源電路進(jìn)行系統(tǒng)封裝、形成模塊化，并便于大批量生產(chǎn)。
文檔編號H01Q1/38GK102158244SQ20111002460
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月23日
發(fā)明者李家林, 楊程, 王秉中, 肖紹球, 高子陽 申請人:電子科技大學(xué)