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LTCC在天线中的运用

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LTCC在天线中的运用

发布日期:2021-08-25 14:35 来源://www.rdsdds.com 点击:

LTCC原件

LTCC技术生产的元器件广泛应用于移动通信设备等领域。例如:手机、WLAN、蓝牙、功率放大器、汽车电子等。自20世纪90年代以来,相关LTCC产品逐渐得到应用,其普及应用主要得益于航空航天和通信领域的快速发展。产品种类繁多,包括滤波器、双工器、巴伦、耦合器、收

发开关功能模块、功分器、共模扼流圈等。

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早期通信产品中的滤波器和双工器大多是大型介质滤波器和双工器。GSM和CDMA手机上的滤波器已被声表面滤波器取代或嵌入模块基板中,而PHS手机和无绳电话上的滤波器大多是由LTCC制成的LC滤波器,体积小、价格低,蓝牙和无线网卡从一开始就选用LC滤波器。LTCC构成的滤波器包括带通、高通和低通滤波器,频率范围从几十MHz到5.8GHz。LC滤波器在体积、价格和温度稳定性方面具有无可比拟的优势。不难理解,LC滤波器已经得到了广泛的重视。上述由LTCC制造的射频器件在国外和中国台湾省已有数年的历史。日本的村田、东光、TDK和双新电机、中国台湾省的华新科技和ACX以及韩国的三星都在量产和销售。中国大陆只是在2003年的展览会和网页上看到CSG电子和另一家公司开

始开发类似的产品。

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电子元件的模块化已成为工业界不争的事实,尤其是LTCC。可选模块基板包括LTCC、HTCC(高温共烧陶瓷)、FR4和PTFE(高性能聚四氟乙烯)等传统PCB,HTCC的烧结温度在1500℃以上,匹配的钨、钼/锰等难熔金属导电性差,烧结收缩率不像LTCC那么容易控制。LTCC的介电损耗比rf4低一个数量级。PTFE损耗低,但绝缘性差。LTCC比大多数有机衬底材料具有更好的控制精度。没有一种有机材料可以与LTCC基板的高频性能、尺寸和成本进行综合比较。国外和我国台湾省对LTCC模块基板的研究正如火如荼地进行,各种LTCC模块已经商业化生产和应用。只有村田、三菱电工、京瓷、TDK、EPCOS、日立、AVX等十多家手机天线开关模块(ASM)制造商,另外还有NEC、村田、爱立信的蓝牙模块,日立等公司的功放模块,均采用LTCC工艺制造。LTCC模块以其结构紧凑、抗机械冲击和热冲击能力强等优点,在军事和航天装备中得到了广泛的应用。未来,它将广泛应用于汽车电子领域。

在天线中的运用

1.5g阵列天线

随着5g通信频率的提高,天线和射频模块的尺寸将更小,集成度将更高。当工作频率为≥ 30GHz,天线尺寸将减小到毫米级甚至更小。此时,天线的设计方案将由现有的单天线改为阵列天线。LTCC有望成为5g天线的核心集成技术。


2.超宽带LTCC天线

LTCC的多层贴片结构可以有效地拓宽天线的带宽,制备具有相对带宽的UWB天线≥ 20%. 同时,LTCC还可以将接收芯片和UWB天线集成到LTCC模块中,为超大规模集成电路UWB收发器的开发提供了一种单模块设计和制造方案。


3.无线/蓝牙天线

WiFi和蓝牙设备通信距离短,收发机功率低。它们对天线功率和收发器特性没有高要求,但对天线面积和PCB成本有高要求。LTCC技术有望在WiFi/Bluetooth天线中得到广泛应用。


4.GPS天线

GPS陶瓷天线分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。LTCC天线属于多层陶瓷天线。随着移动通信设备的发展,GPS天线正朝着小型化、多频段、抗干扰的方向发展。利用陶瓷材料的高介电常数和高Q值,可以有效减小天线的体积;结合LTCC多层结构的特点,可以减小尺寸,保持天线带宽和增益不受影响,从而实现多频GPS天线的设计和制造。


5.多波段LTCC天线

LTCC天线可以通过各种技术手段实现天线的多频性。除了在单天线结构中加载可调电容和不同长度的分支外,LTCC多频天线通常采用多天线结构设计。所述之字形天线可以是多层叠片的形式,每层天线实现一个谐振频率;螺旋天线可以通过缠绕不同长度的螺旋线实现多螺旋结构;该贴片天线可以在不同层之间采用多个谐振贴片结构,形成多频谐振。利用LTCC天线结构的这一特点,可以设计和制造双频/多频GPS和WiFi天线。


6.射频识别天线

LTCC具有介电常数高、损耗低、性能稳定、易于实现混合集成等特点。它能够满足RFID微芯片天线的小型化和高增益要求,具有良好的全向性、阻抗匹配性和较长的读取距离等优点,使RFID的应用前景更加广阔。


7.NFC天线

用于NFC天线的铁氧体振膜通常采用LTCC技术制备。将多层流延法制备的铁氧体绿带堆叠成一定厚度的铁氧体膜片。近年来兴起的贴片NFC天线可以利用LTCC技术进行层间线圈缠绕和多层结构设计,充分利用铁氧体芯片的空间,有效减小天线尺寸。


8.集成封装天线、

封装天线技术是一种集成天线解决方案,旨在适应过去20年出现的系统级无线芯片。它集成了天线和射频收发器系统,形成一个标准的表面安装设备。LTCC是目前天线封装的主流技术方案。它可以将天线集成到天线芯片系统中,使整个系统能够获得更高的集成度,提高系统的性能,如增加增益、拓宽带宽等。

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