低溫共燒陶瓷（LTCC） 技術(shù)是上世紀80年代中期出現(xiàn)的一種新型多層基板工藝技術(shù)， 低溫共燒陶瓷（LTCC） 采用獨特的材料體系，故其燒結(jié)溫度很低， 并可與金屬導(dǎo)體共同燒制， 從而大大提高了電子器件的性能。

本文利用低溫共燒陶瓷（LTCC） 技術(shù)的優(yōu)勢設(shè)計了一種用于無線局域網(wǎng)的小型化、低噪聲的放大器。事實上，低噪聲微波放大器（LNA） 目前已經(jīng)應(yīng)用于微波通信、GPS 接收機、遙感遙控、雷達、電子對抗、射電天文、大地測繪、電視及各種高精度的微波測量系統(tǒng)中，而且， 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展， 其小型化技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注。

1 LTCC的技術(shù)優(yōu)勢

與普通的FR4板材相比， LTCC基板具有明顯的高頻優(yōu)勢。由于其三維多層集成功能，因此，與傳統(tǒng)的微波板（主要是聚四氟乙烯PTFE類產(chǎn)品） 相比， LTCC在體積上占有明顯的優(yōu)勢。此外， LTCC材料的介電常數(shù)范圍寬， 可適應(yīng)各種頻段的應(yīng)用需求。與HTCC相比， 由于LTCC燒結(jié)溫度低， 可采用低熔點、低損耗的銀、金等導(dǎo)體漿料進行布線印刷， 因而極大地降低了LTCC產(chǎn)品的損耗； 并且與半導(dǎo)體工藝的熱脹系數(shù)非常接近， 更利于有源/無源集成。綜上所述， LTCC技術(shù)具有如下優(yōu)點：

◇ LTCC材料具有優(yōu)良的高頻高Q特性， 使用頻率可高達幾十GHz，能很好的滿足日益發(fā)展的無線射頻微波應(yīng)用要求；

◇ 使用銀、金、銅及其合金等高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料， 有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因子， 制作的電路導(dǎo)體損耗小；

◇ 集成度高， 低溫共燒陶瓷（LTCC） 可以制作層數(shù)很高的電路基板， 一般可以達到幾十層甚至上百層，并可將多個無源組件埋入其中， 而且能集成的組件種類多、參量范圍大。除L/R/C外，LTCC還可將敏感組件、EMI抑制組件、電路保護組件等集成在一起， 并對有源器件/芯片可表貼，以實現(xiàn)有源/無源集成， 有利于提高電路的組裝密度；

◇ 可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求， 并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性；

◇ 可靠性高， 耐高溫、高濕、沖振， 可應(yīng)用于惡劣環(huán)境， 如軍事通訊設(shè)備、航空航天電子、汽車電子等；

◇ 成本較低， 屬于非連續(xù)式生產(chǎn)工藝， 允許對生瓷基板進行檢查， 從而提高成品率， 降低生產(chǎn)成本。

2 整體設(shè)計方案

2.1 低噪聲放大器設(shè)計原理

低噪聲放大器與一般的放大器的不同之處在于， 低噪放是按照噪聲來最佳匹配而并非最大增益點， 因此， 增益相對會下降。噪聲最佳匹配情況下的增益稱為相關(guān)增益。通常相關(guān)增益比最大增益大概低2～4dB。

2.2 性能指標、器件選擇與單級電路仿真

本設(shè)計采用兩級放大， 指標要求如下： 噪聲系數(shù)≦0.8dB；增益≧24dB；增益平坦度為±0.5dB；輸入輸出駐波≦1.3， 且DC～14GH穩(wěn)定。

設(shè)計時， 第一級放大器可選用ATF55143，它的優(yōu)勢是增益高，噪聲系數(shù)小， 體積小， 工作電流較小， 靜態(tài)工作點穩(wěn)定， 不易自激。其基板采用ferro公司的A6膜片并考慮到內(nèi)埋置電感、電容與機械強度等因素，電路基板的厚度為0.6mm。

第一級偏置與匹配電路的示意圖如圖1所示。

圖1 第一級偏置與匹配電路示意圖

圖1 中， C1、L1、C2、L2的合理選擇對噪聲、S11、S22、增益等能否達到指標具有非常重要的作用。這兩組L/C高通濾波電路也能有效的抑制低頻震蕩。R1和R2的合理選擇不但可以降低漏電流， 而且還可起到穩(wěn)定低頻信號的作用。

C3、C6旁路電容可起到濾波和穩(wěn)定的作用。R3、R4則用于為柵極提供合適的開啟電壓。

源級串聯(lián)負反饋對全頻帶的穩(wěn)定性有著舉足輕重的作用。這兩段微帶線相當于串聯(lián)了一個小電感， 其好處是簡單、方便、可以降低成本， 且方便調(diào)試。電路可以通過合適的匹配與負反饋巧妙的把偏置電路與輸入、輸出電路結(jié)合在一起，這樣，不但可以節(jié)省面積而且可以減少器件并節(jié)省成本。

本設(shè)計的第二級采用的是RFMD公司的單片放大器SPF-5O43Z， 它的優(yōu)點是體積小， 便于小型化設(shè)計、噪聲低、供電電路簡單、且穩(wěn)定性好。這兩級放大器均是單電源供電， 供電電壓低， 電流小， 便于調(diào)整。

2.3 兩級電路的調(diào)試與優(yōu)化

兩級電路合并與調(diào)試過程中所遇到的困難，主要是穩(wěn)定性與輸入駐波可能不達標的問題。在仿真過后， 也會發(fā)現(xiàn)很多地方并不符合實際要求， 比如電容、電感、電阻的值可能不符合實際需要， 線寬太窄等。因此， 在仿完單級電路之后， 如果只是簡單的把各級電路連在一起，往往會達不到指標要求。圖2所示就是其整體電路的仿真結(jié)果。

圖2 整體電路仿真結(jié)果