[發明專利]一種集成封裝的射頻前端系統

無效

• 申請號: 201110024601.2
• 申請日: 2011-01-23
• 公開（公告）號: CN102158244A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 李家林;肖紹球;高子陽;楊程;王秉中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38;H01L23/31;H01Q1/22;H01Q1/38
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及射頻前端系統，尤其是一種集成封裝的射頻前端系統。

背景技術

近年來，無線通信系統的不斷發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，射頻前端系統日益趨向便攜式方向發展，輕、薄、短、小的集成封裝的射頻前端系統更加受到人們的青睞。

天線是無線通訊系統中必須的元件，在可攜式的無線通訊設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行系統集成封裝。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行系統集成和封裝，是目前工業界所追求的技術。

現有的集成封裝的射頻前端系統通常將天線和射頻前端電路封裝在單層介質板的同一個表面，這使得現有的集成封裝的射頻前端系統占用面積較大，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。

發明內容

本發明提供一種集成封裝的射頻前端系統，該集成封裝的射頻前端系統以LTCC封裝技術為基礎，將天線和射頻前端電路封裝在多層LTCC基板上，使得整個系統具有結構緊湊、電磁兼容性能較好的特點。

本發明技術方案如下：

一種集成封裝的射頻前端系統，如圖1、2所示，包括三層結構：上層結構包括天線基板，天線的輻射結構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；中間結構在橫向方向上包括由彼此間隔的4層介質層和5層金屬層構成的直流偏置網絡區域和由4層介質層構成的區域，其中：直流偏置網絡區域在垂直方向上與下層結構的集成電路相對應，4層介質層構成的區域在垂直方向上與上層結構的天線輻射結構相對應；直流偏置網絡區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，直流偏置網絡區域的第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；下層結構為集成電路基板，射頻前端電路布置于集成電路基板下表面；天線輻射結構的饋電點通過金屬饋電柱穿過介質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采用LTCC工藝實現。

本發明的有益效果是：

本發明提供的集成封裝的射頻前端系統，其天線和射頻電路采用垂直多層結構形式封裝，在天線結構和射頻前端電路之間采用垂直直流偏置網絡實現射頻電路的直流饋電和交流隔離，能夠在滿足系統電磁兼容特性要求的前提下極大地縮小整個系統的體積；同時，本發明采用LTCC工藝，使之能夠更好地和特定功能有源電路進行系統封裝、形成模塊化，并便于大批量生產。

附圖說明

圖1是本發明提供的集成封裝的射頻前端系統的立體結構示意圖。

圖2是本發明提供的集成封裝的射頻前端系統中直流偏置網絡結構示意圖。

圖3是本發明提供的集成封裝的射頻前端系統的天線反射系數曲線。

圖4是本發明提供的集成封裝的射頻前端系統的射頻前端混頻電路的變頻損耗曲線。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

封裝結構的最上層為LTCC天線層，由兩層LTCC基片構成，尺寸為14.9mm*8mm*1.8mm。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絡的上層地板重合。天線的饋線貫穿整個LTCC封裝結構后在底部引出，作為底部前端電路的射頻信號源。

封裝結構的中層為直流電源偏置網絡，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。該偏置網絡包括四層LTCC介質基片，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。偏置網絡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。偏置網絡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構形成良好的隔離。