基于LTCC技术的S波段低噪声放大器的小型化设计

　　0 引言

　　低温共烧陶瓷(LTCC) 技术是上世纪80年代中期出现的一种新型多层基板工艺技术， 低温共烧陶瓷(LTCC) 采用独特的材料体系， 故其烧结温度很低， 并可与金属导体共同烧制， 从而大大提高了电子器件的性能。

　　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。

　　1 LTCC的技术优势

　　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;

　　◇ 可适应大电流及耐高温特性要求， 并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性;

　　◇ 可靠性高， 耐高温、高湿、冲振， 可应用于恶劣环境， 如军事通讯设备、航空航天电子、汽车电子等;

　　◇ 成本较低， 属于非连续式生产工艺， 允许对生瓷基板进行检查， 从而提高成品率， 降低生产成本。

　　2 整体设计方案

　　2.1 低噪声放大器设计原理

　　低噪声放大器与一般的放大器的不同之处在于， 低噪放是按照噪声来最佳匹配而并非最大增益点， 因此， 增益相对会下降。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常相关增益比最大增益大概低2～4dB。