一種t/r器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于射頻微波電路技術領域，尤其適用于有源相控陣雷達，具體涉及一種T/R器件。
【背景技術】
[0002]相控陣雷達因其具有天線波束窄、靈活性高和自適應性強等優(yōu)點而得到廣泛應用。隨著現(xiàn)代電子技術的不斷發(fā)展，有源相控陣雷達正朝著小型化、輕量化、高性能和低成本的方向發(fā)展，特別是機載、艦載和星載電子裝備中，對體積、重量和可靠性的要求越來越苛刻。T/R組件是有源相控陣雷達核心部件。一個相控陣雷達包含了成千上萬個T/R組件，因此減小T/R組件的體積和重量是實現(xiàn)雷達小型化和輕量化的有效方法之一。
[0003]實現(xiàn)T/R組件小型化的有效方法是提高電路集成度和減小封裝殼體的尺寸。傳統(tǒng)的T/R組件是由多個表貼于基板上的微波單片集成電路(MMIC)組成，此時的T/R組件可看作是一種具有收發(fā)功能的多個微波芯片模塊。這種結構的T/R組件體積較大，集成度較低。目前T/R組件發(fā)展方向是盡可能地將更多的電路模塊集成到一個麗IC芯片內(nèi)。國外已經(jīng)有部分單片T/R組件的相關報道，這種方式的不足是MMIC芯片只能采用同一種工藝實現(xiàn)。由于不能夠吸收不同工藝的優(yōu)點，最終導致T/R組件性能無法達到最優(yōu)，或者導致設計和制造成本增大。
[0004]另一方面也有人仍然采用多個MMIC芯片構成T/R組件，但這些MMIC芯片采用3D封裝的方式，雖然3D封裝能夠有效地提高集成度，即用芯片垂直方向高度的增大來換取芯片面積的減小，但是3D封裝需要較為復雜的工藝步驟，生產(chǎn)工藝成本較高，其工藝的穩(wěn)定性和成熟度方面還有待提高。無論采用哪種方式，T/R組件的集成和封裝方面的技術一直是有源相控陣設計的重點和難點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)的T/R組件體積過大、重量過重和成本過高的問題。在性能不受影響的前提下，本發(fā)明將提供一種難度小、性能可靠、集成密度更高、體積和重量更小、相對成本更低的T/R器件。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是:
一種T/R器件，包含兩個芯片，依次記為高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200 ;其中，高效率高功率芯片100負責將發(fā)射信號進一步放大，達到輸出功率要求；小信號多功能芯片200負責完成移相和衰減的功能；所述高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200均貼裝在陶瓷基板上，并采用方形扁平無引腳封裝(Quad Flat No-lead package,QFN)進行封裝；即高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200處于同一水平面，由此2枚芯片共同實現(xiàn)雷達信號的接收和發(fā)射。
[0007]進一步說，高效率高功率芯片100為采用GaN工藝制備的芯片；小信號多功能芯片200為采用SiGe工藝制備的芯片。
[0008]進一步說，還設有尚效率尚功率芯片端封裝引腳501和小彳目號多功能芯片端封裝引腳502 ;通過金絲400分別實現(xiàn)高效率高功率芯片端封裝引腳501與高效率高功率芯片100之間、高效率高功率芯片100與小信號多功能芯片200之間、小信號多功能芯片200與小信號多功能芯片端封裝引腳502之間的連接。
[0009]有益的技術效果
本發(fā)明將傳統(tǒng)的多個MMIC芯片進行分類集成，成功地將芯片面縮小至原有尺寸的四分之一以下，達到提高集成密度、減小芯片面積和簡化片外元件的目的，從而實現(xiàn)T/R組件的微型化和輕量化。
[0010]為了滿足高集成度、高性能和低成本的要求，同時根據(jù)電路面積、工藝選擇進行折衷后，本發(fā)明將多個MMIC芯片合并為兩個芯片:高效率高功率芯片和小信號多功能芯片。[0011 ] 第一個芯片是高效率高功率芯片，集成了高功率放大器、低噪聲放大器和高性能收發(fā)切換開關。主要目的是在發(fā)射通道最后一級將信號放大到足夠的功率，以及在接收通道的第一級將小信號低噪聲放大。高效率高功率芯片采用GaN工藝實現(xiàn)。
[0012]第二個芯片是小信號多功能芯片，集成了數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器、電源調(diào)制器、驅動放大器和波控驅動器。小信號多功能芯片可以采用成本較低的SiGe工藝或者硅基CMOS工藝。
[0013]本發(fā)明的另一特點是將雙芯片采用了通用的QFN封裝，作為一個T/R器件，然后將其以表面貼裝工藝組裝在陶瓷基板上。這種封裝形式簡單，且不需要特殊的封裝工藝，其具有較強的可靠性和可重復性，以及易裝配等優(yōu)點。
[0014]本發(fā)明的T/R器件所具備的另一個重要特點是低成本。低成本體現(xiàn)在兩個地方:第一本發(fā)明的T/R器件采用了商用的QFN封裝；第二其中的小信號多功能芯片采用了成本較低的SiGe工藝或者硅基CMOS工藝。
[0015]本發(fā)明能夠簡化陶瓷基板的設計，可以進一步降低T/R組件的重量和體積。本發(fā)明能夠有效地實現(xiàn)天線陣面的微型化和輕量化。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述雙芯片T/R器件的物理剖面示意圖。
[0017]圖2為圖1中高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，一種T/R器件:包含兩個芯片，依次記為高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200 ;其中，高效率高功率芯片100負責對發(fā)射信號進行放大；小信號多功能芯片200負責對接受的信號進行移相和衰減；所述高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200均貼裝在陶瓷基板上，并采用QFN進行封裝；即高效率高功率芯片100和小信號多功能芯片200處于同一水平面，由此2枚芯片共同實現(xiàn)雷達信號的接收和發(fā)射。
[0019]進一步說，高效率高功率芯片100為采用GaN工藝制備的芯片；小信號多功能芯片200為采用SiGe工藝制備的芯片。
[0020]參見圖1，進一步說，還設有尚效率尚功率芯片端封裝引腳501和小彳目號多功能芯片端封裝引腳502 ;通過金絲400分別實現(xiàn)高效率高功率芯片端封裝引腳501與高效率高功率芯片100之間、高效率高功率芯片100與小信號多功能芯片200之間、小信號多功能芯片200與小信號多功能芯片端封裝引腳502之間的連接。
[0021]參見圖2，高效率高功率芯片100包含低噪聲放大器103、高功率放大器104和第一收發(fā)開關105 ;其中，高功率放大器104的輸出端與第一收發(fā)開關105的第I引腳相連；第一收發(fā)開關105的第2引腳與低噪聲放大器103的輸入端相連；第一收發(fā)開關105的第3引腳為本T/R器件的天線端口 ；
參見圖2，小信號多功能芯片200包含波控模塊210、第一電源調(diào)制模塊209、第二電源調(diào)制模塊212、第一驅動放大器201、第二驅動放大器202、第三驅動放大器205、第四驅動放大器208、數(shù)控衰減器207、數(shù)控移向器206、第二收發(fā)開關203、第三收發(fā)開關211、第四收發(fā)開關204 ;其中，波控模塊210的輸出端分別與數(shù)控移向器206的控制端、數(shù)控衰減器207的控制端相連接；第一驅動放大器201的輸入端與第二收發(fā)開關203的第2引腳相連接；第二驅動放大器202的輸出端與第三收發(fā)開關211的第3引腳相連接；在第三收發(fā)開關211的第I引腳與第二收發(fā)開關203的第3引腳之間依次串聯(lián)有數(shù)控衰減器207、第三驅動放大器205、數(shù)控移向器206和第四驅動放大器208 ;第四收發(fā)開關204的第3引腳與第三收發(fā)開關211的第2引腳相連接，第四收發(fā)開關204的第2引腳與第二收發(fā)開關203的第I引腳相連接，第四收發(fā)開關204的第I引腳為本T/R器件饋電網(wǎng)絡端口 ；
參見圖2，在高效率高功率芯片100與小信號多功能芯片200之間:第一電源調(diào)制模塊209的輸出端與高功率放大器104的控制端相連，第一驅動放大器201的輸出端與高功率放大器104的輸入端相連接；第二電源調(diào)制模塊212的輸出端與低噪聲放大器103的控制端相連，低噪聲放大器103的輸出端與第二驅動放大器202的輸入端相連接；
當T/R器件處于接收狀態(tài)時:第一收發(fā)開關105的第3引腳與第2引腳相連，第三收發(fā)開關211的第3引腳與第I引腳相連，第二收發(fā)開關203的第3引腳與第I引腳相連，第四收發(fā)開關204的第2引腳與第I引腳相連；信號由低噪聲放大器，依次經(jīng)過驅動放大器202、數(shù)控衰減器207、驅動放大器205、數(shù)控移相器206和驅動放