一種6-18GHz下變頻組件的制作方法

本發明涉及一種用于電子偵查、電子對抗的電子部件，特別是一種高密度、立體裝配、小型化6-18GHz下變頻組件。

背景技術：

6-18GHz下變頻組件(以下簡稱下變頻組件)是一種主要用于電子偵查、電子對抗、相控陣雷達等電子系統設備中的電子部件。這種產品的主要功能是將寬頻帶6-18GHz的微波信號下變頻為數字AD芯片可以采樣的1GHz帶寬的低頻信號。目前下變頻組件的傳統方案是先將6-18GHz信號，分段預選濾波濾除鏡頻信號，然后再次下變頻并經過濾波器濾除本振，射頻，交調信號，然后再次混頻到一個比較低的中頻信號。傳統下變頻組件采用分立式的電子器件，如：低噪聲放大器、濾波器、混頻器、移相器、固態開關等，在電路中組合以實現變頻的功能。目前傳統下變頻組件的主要缺點是：(1)采用的分立式電子器件在下變頻組件電路中的裝配互聯會產生信號傳輸的不連續性，會影響組件整體指標，可靠性不高；(2)為避免鏡頻信號干擾，前段預先濾波器分段最少需要分8段，所以最少需要8路開關濾波網絡，開關濾波網絡的增加帶來插損增加，需要更多放大器補償增益；(3)數量、種類繁多的器件裝配會使得組件體積難以縮小，造成整機結構復雜難以設計。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種6-18GHz下變頻組件，體積小、重量輕、功耗低。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種6-18GHz下變頻組件，包括低噪聲放大器、預選開關濾波器組、上變頻器、中頻濾波器以及下變頻器；低噪聲放大器、預選開關濾波器組、上變頻器、中頻濾波器和下變頻器依次連接。所述低噪聲放大器將輸入信號放大；所述預選開關濾波器組用于濾除鏡頻信號和低噪聲放大電路產生的諧波信號；所述上變頻器，將輸入的本振基波信號進行二次倍頻獲得第一本振，然后將經過預選的輸入信號與第一本振混頻；所述中頻濾器，用于濾除上變頻產生的雜散信號、本振信號以及射頻信號，獲得第一中頻信號；所述下變頻器，將第一中頻信號和第二本振信號下變頻到第二中頻信號。

進一步，低噪聲放大器為砷化鎵襯底的微波低噪聲放大器；預選開關濾波器組由砷化鎵襯底的微波寬帶開關和硅基襯底的MEMS濾波器集成獲得；兩片單刀三擲微波開關均為單刀三擲砷化鎵微波開關；所述中頻濾器為硅基襯底的MEMS濾波器。

進一步，預選開關濾波器組包括兩片單刀三擲微波開關以及位于兩片單刀三擲微波開關之間的三個通道，每個通道包括一個單刀單擲微波開關和一個硅基MEMS濾波器。

進一步，整體電路采用多層印制板工藝制作，其中，頂層射頻通道使用羅杰斯5880基板粘接走射頻信號，其余層采用FR-4板走控制線和電源線。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于，(1)本發明通過改變混頻方式，使得鏡頻和鏡頻的二分之一頻率落在工作頻帶之外，簡化了組件設計，使得原來的八路開關濾波器組減少到了三路開關濾波器組，減少了組件的復雜度，減低成本；(2)采用多功能芯片實現上變頻和下變頻功能，減少了芯片的使用種類和數量，間接減少了芯片之間的互聯，減少了信號傳輸的不連續性影響，減低了裝配難度和提高了組件可靠性。

附圖說明

圖1是本發明所述6-18GHz下變頻組件的電路框圖。

圖2是本發明中的預選濾波器的電路框圖。

具體實施方式

容易理解，依據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神的情況下，本領域的一般技術人員可以想象出本發明6-18GHz下變頻組件的多種實施方式。因此，以下具體實施方式和附圖僅是對本發明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發明的全部或者視為對本發明技術方案的限制或限定。

結合附圖1，本發明6-18GHz下變頻組件，它由低噪聲放大器、預選開關濾波器組、上變頻器、中頻濾波器，下變頻器等各部分級聯組成。各部分功能如下：

低噪聲放大器將輸入信號放大，以便補償后后續預選開關濾波器組和變頻器的損耗，同時也降低噪聲系數。低噪聲放大器可采用砷化鎵襯底的微波低噪聲放大器集成芯片實現，可選擇性比較多，例如Hittite公司的HMC462、TriQuint公司的TGA2526。設計指標：增益19dB,噪聲系數2dB。

預選開關濾波器組，用于濾除鏡頻信號以及濾除低噪聲放大電路產生的諧波信號。預選開關濾波器組可采用砷化鎵襯底的微波寬帶開關和硅基襯底的MEMS濾波器實現， 電路框圖見附圖2，預選開關濾波器組分三段開關濾波，開關隔離度60dBc，插損5dB，其中預選濾波器采用硅基MEMS濾波器。具體講，預選開關濾波器組包括兩片單刀三擲微波開關以及位于兩片單刀三擲微波開關之間的三個通道，每個通道包括一個單刀單擲微波開關和一個硅基MEMS濾波器。硅基MEMS濾波器不僅具有優異的頻率選擇能力(高Q)和低的插入損耗，而且在體積上遠小于傳統微波濾波器。根據提供的MEMS濾波器指標，計算濾波器尺寸單個硅基MEMS濾波器的寬度最大有5mm。保證濾波器能夠達到帶外的高抑制度，微帶線與MEMS濾波器連接地方變成共面波導傳輸線結構，用金帶鍵合相連，特別是共面波導結構和MEMS濾波器的接地端也要鍵合相連，保證地的連續性，這樣做能保證MEMS濾波器高本底抑制。預選開關濾波器組通過兩片單刀三擲砷化鎵微波開關首尾相連實現，各通道增加一路單刀單擲開關增加隔離，單刀三擲砷化鎵微波開關采用MACOM公司的MA4SW310B，隔離指標都是30dB，單刀單擲開關采用中電13所的NC1669C-218，隔離指標40dB,總的隔離指標就是30+30+40＝100dB，遠大于濾波器最高的帶外抑制指標65dbc。

上變頻器有三個功能，一是將輸入的本振基波信號進行二次倍頻，得到需要的第一本振，二是將經過預選的輸入信號與第一本振混頻得到毫米波段的第一中頻信號，三是集成第一中頻開關，切換兩路通道輸出第一中頻信號。設計指標：中頻范圍6GHz-18GHz,射頻范圍20GHz-30GHz,本振16GHz-20GHz，增益3dB，采用一款定制的砷化鎵多功能芯片實現。集成放大、倍頻、混頻功能。芯片尺寸為3.8mm×2.3mm。

中頻濾器，用于濾除上變頻產生的雜散信號、本振信號以及射頻信號，得到第一中頻信號。中頻濾器可采用硅基襯底的MEMS濾波器實現，其技術指標如表1所示：

表1

下變頻器有兩個功能，一是集成第一中頻開關可以切換兩路中頻信號輸入，二是將第一中頻信號和輸入的第二本振信號下變頻到第二中頻信號。設計指標：中頻范圍 DC-4GHz,射頻范圍20GHz-30GHz,本振22GHz-30GHz，損耗-10dB，采用一款定制的砷化鎵多功能芯片實現，集成，放大、倍頻，混頻功能。芯片尺寸為1.7mm×1.3mm。

6-18GHz下變頻組件的整體電路可以采用羅杰斯5880板材和FR4多層走線板結合的方式實現。整體電路采用多層印制板工藝實現。頂層射頻通道采用羅杰斯5880基板粘接走射頻信號降低傳輸損耗，其余層采用FR-4的板材走控制線和電源線。這種組合的關鍵在于保證射頻電路板部分的接地和散熱效果。FR4電路板使用大面積通孔接地的方法可以改善接地效果，但是背后走線的地方不能排布接地孔。另外FR4電路板為保證支撐強度和足夠的層數，印制板必然有一個厚度，通過過孔接地不同于基板直接接地，5880板材下面的接地層等效于一個抬高的接地面。印制板大面積接地通過盲孔實現，連接到一個統一的接地面。整體電路板考慮到各層的功能分布如射頻層、信號層和電源層之間鋪設接地面隔離。一方面增加隔離一方面大面積的接地改善射頻接地效果。

如不考慮成本，電路部分也可以用低溫共燒陶瓷實現，電路更加緊湊。

考慮到加工成本和安裝的要求，采用鋁作為屏蔽盒材料，外部導電氧化，內腔采用鋁鍍金工藝實現，先燒結環氧板和盒體用高溫釬焊材料Sn96.5Ag3.5焊料(221℃)然后用高溫導電膠84-1A固化170℃固化。表面貼裝中頻器件，絕緣子，用回流焊工藝焊接峰值溫度220℃，錫膏Pb63Sn37。經過超聲波清洗和等離子清洗，最后在超凈的車間里面進行金絲鍵合。成品經過調試完成外殼用激光封焊，保證氣密性。