X波段MCM T/R組件的系統補償設計

1引言

在目前X波段T/R組件研制中多采用多芯片組裝形式，用以滿(mǎn)足對X波段組件對體積和重量的苛刻要求，在組件設計過(guò)程中由于大量采用MMIC微波單片芯片及各種控制芯片，使得電路密度大大提高，但在芯片互聯(lián)過(guò)程中因安裝工藝的限制和要求，也同樣引入了很多不確定因素和微波傳輸上的不連續性。這些問(wèn)題的累積對級聯(lián)后的系統性能將產(chǎn)生不利影響，同時(shí)會(huì )加大批量生產(chǎn)后組件性能的離散性。在諸多因素中芯片間的金絲互聯(lián)是最為常見(jiàn)的問(wèn)題。一定長(cháng)度和粗細的金絲對微波傳輸性能的影響是隨著(zhù)傳輸頻率的升高而增大的。

2分析和計算

在目前微波芯片鍵合互聯(lián)中最為常用的是直徑25微米和18微米的金絲，在使用中金絲的長(cháng)度一般不超過(guò)0.4毫米，在低于3GHz頻率的應用中，這樣尺寸的金絲對微波傳輸性能的影響是微弱的，在電路設計中一般可忽略。但在高于8GHz的高頻應用中，其對電性能的影響卻是應該加以重視了，尤其在多級系統級聯(lián)之后，其累積效應對系統性能的影響是明顯的。圖1和圖2是對單根金絲在跨接標準微帶時(shí)對微波傳輸性能的影響仿真。計算模型是在微帶線(xiàn)之間跨接一根長(cháng)0.4毫米，直徑18微米金絲。

圖1金絲跨接微帶示意圖

由圖2可以看出金絲跨接對駐波和傳輸特性的影響，駐波可以從1.2惡化到1.9，插損由小于0.3dB惡化到0.7dB。這僅僅是一根金絲對微帶傳輸線(xiàn)的影響，在X波段T/R組件中，一般由限幅器、低噪聲放大器、衰減器、移相器、開(kāi)關(guān)和功率放大器等微波元器件組成，這些器件目前均已實(shí)現單片化，在組件設計中重點(diǎn)解決的就是器件之間的互聯(lián)問(wèn)題，在諸多互聯(lián)問(wèn)題中，金絲影響是不可回避的問(wèn)題。圖3是X波段T/R組件接收通道在考慮了互聯(lián)因素前后的性能變化。

圖2金絲對駐波和傳輸性能的影響