RF設(shè)計(jì)與應(yīng)用(二)射頻內(nèi)藏式被動(dòng)元件設(shè)計(jì)

1、RF設(shè)計(jì)與應(yīng)用（二）射頻內(nèi)藏式被動(dòng)元件設(shè)計(jì)RFlt輿鷹用（二）射頻內(nèi)藏式被勤元件taif內(nèi)藏式被勤元件（Embedded Passives or Integral Substrates）技衙可以酬以下蒯便由（1）降低成本；（2）濫品乾稹得以縮小；（3）減少焊黠，增加瞬崖品的可辨度；（4）內(nèi)藏方式減少湮度、腐做影睿。以下便引封內(nèi)藏式被勤元件作一IS介射頻內(nèi)藏:，元件功能性基板內(nèi)藏式被勤元件（Embedded Passives or Integral Substrates）技淅的目的是符SMD被勤元件整合至印刷甯路板中，若可整合追些被勤元件，劃裂造融商招可以攫得以下黑他僵黠：（1）減少被勤元件的使

2、用量，以降低成本在神通元件方面例如蜂巢式甯 >路 以及南星定位系統(tǒng)GPS，被勤元件典主勤元件在數(shù)量上的比例大概是100 ： 1 .所以使用內(nèi)藏式被勤元件招可降低成本。此外在輾縹通IH 900MHz以及1800MHz I®用的甯容值、甯感值大多不大，所以可以利用內(nèi)藏Embedded的方式取代。（2）筐品稹得以縮小。目前一 般印刷重路板的技淅，已可以朝向多眉印刷四，所以原本2D面稹的使用，我儼耨它樽換成3D空。例如耨甯容、重感以及濾波器等 裂作成多屠結(jié)橫內(nèi)藏於基板中，如此就可以利用多周的空減少上眉走的面稹。（3）減少焊黠，增加整他筐品的可靠度。耨SMD的元件焊 在基板上常曾出琨假焊

3、的麻，或者焊接黠不良厚致路或者JOR道高 C4）內(nèi)藏方式減少湮度、腐做影容 > 可以增殖品的使用年限。本 文主要的內(nèi)容是介貂利用內(nèi)藏式甯容霓感的架情做2.4GHZ功率放大器。頰通IH崖品求的是IIS薄短小，所以通系統(tǒng)中的多主勤元件都已IC化了，在RF端（Front End）部分目前已有揩LAN， Converter，Synthesizer > I/Q modulatior/Demodulator and Synthesizer 等整合在一起的 IC。而其中功率放大器因以 及干援上的考量，目前面上一般都是褐立於整合IC外。所以我優(yōu)趣押wireless LAN 2,4GHz功率放大器懸

4、內(nèi)藏被勤元件功能性基板 的戴具。以下是各他系統(tǒng)的比蛟表，由表11可以翎蛻Wireless LAN的輸出最大功率懸200mW（23dBm）。所以我的目棵是 內(nèi)藏式元件的分析模援股制以及量觸腌技淅。WLANBlu 巳 tooth4；DECTPHSPACS-RegionWorldEurporeEurporeJapanU.SDuplexingTDDqTDMTDWTDDFDDFrequency (Mz)2.4-2.4835+2. 4-2. 4835,1880-1900,L895-1918-1850-L9L01930-1990Carrier spacing (KHz)LQg10001728300300Nw

5、nber- of carriers1479，107716 pairsChannels per carriers*3*Q爾Q4。8 per pairsChannels bit rate (kb/s) enmL72.加H 52c3孫3孫Modulation*0C如3GFSFGFSPu ，4 DQPSk冗，4 QPSK口Speech codings為32 kb/5f32 kb/s*32kb/sAvg. handset TX power/MWWWWW/WVW2«/V10 m-VWvL0 inaVWv10 R 的 ww10 m ww25礎(chǔ)。 wwPeak handset TX POWRW200

6、 ki和 ww200 M ,VSA/.z250 in舲80 m酢XAAA/200 MFrame durationsIOhis11. 25 ms*310 3n 5 如5 K15-2.5 ms*3射頻內(nèi)藏:，元件功能性基板salt表1-1各傅翰系磷格比麻射頻內(nèi)藏被勤元件功能性基板的研究分懸雨佃隋段。第一陷段建立雌散式模組，第二隋段建立內(nèi)藏式模組。首先我俏豳十出雄散式（使用SMT的霞容，置勖的Power Amplifier模組，然窗將SMT元件利用內(nèi)藏的技淅取代。使用的霞晶覆資料如表2-1所示型虢工作頻率(GHz)Gm(dB)Vce(V)P1 dB(dBm)Vds(V)噩勤極BFG425W22021

7、2輸出極BFG11/X1.953.625輸出極HW1687ra2.41631.510表2T腿筋融(BFP450)加賴出級OUH687RA)放大膂,算甯路架楂4圈2-卜2-1雄散式功率放大需重路架橫卸工作直流甯JS懸 Bias VDS = 5V ；霞流 I = 300 mA > VGS = -3.6V， Vcc = 3V ；工作率 fc = 2.4Ghz ；Output PldB = 23992dBm(量浜Jga果)，增益 Gain(S21) = 25.67dB，辭細(xì)量測 S 叁數(shù)§5見圈 2-2。第ffl Output PldB fflmMttl 2 3。寅作 MSB 2-4。

8、S Parameter一 四(322)dB(S21)Frequency (GHz)圈2-2蹄散式功率放大容曼瀏S字?jǐn)?shù)圈Pin VS Pout(Lnmpinod2117-14-9-416Pin (dBm)ffl 2-3 瞰式功率放大器Output PldB ffl1 2-4篁作犍播第二增留內(nèi)藏式模級。本文中內(nèi)藪甯容的桀描可分焉誨罩的而屬陽m雀容，免圈2-5。圈2-5雨培四批甯:容越拚圈/假如冬要敕大的雷容值可以探用J息限域腐口越“的多屈陽M甯容架攜，蕊免圈2-6。,ivTf4 aL置2-6四屆M1M甯容橫豳t此外因懸重容值是正比於南耦合板冏的介介富常數(shù)，所以我優(yōu)也可以藉由屋合高介甯保數(shù)的材料來增

9、加甯容值至於甯感的架橫一般可分Spiral雷感（圈2-7）以及Solenoid雷臧（圈2-8），道雨槿雷喊各有不同的僵缺黠，Spiral電破裂作容易，不遇Q值郤太低而Solenoid甯感Q值即比Spiral重感較佳。不遇因懸甯感揖耗較大所以在介霞材料的康用上超向使用低揖耗的材料。言卜通幫恪利用高EM軟§(HFSS，XFDTD詼暹俏情期f。圖2-8 Solenoid甯感觸播圈小接著利用模擦的結(jié)果符SMT元件利用內(nèi)藏的技街取代。Built_in capacitor 2.4GHz Power amplifier ( HW1687 + BFP450 )Built_in capacitor 2

10、.4GHz Power amplifier 2-9。工作直流甯JR懸 BiasVcc=3V > Ic=70mA > VDS = 5V ； VGS = 3.6V 甯流卷 ID = 300 mA > 工作頻率 fc = 2.4Ghz ；增益 Gain(S21) = 22.5dB，幫ffl量混| S數(shù)鵲見圄210。而增益部分略低於先Discrete量冽皓果24dB。內(nèi)藏式功率放大器Output PldB mMM 2-12。圈 2-9 Bullt in capacitor 2.4GHz Power amplifier闔 2To Built-in capacitor 2. 4GHz P

11、ower amplifier 量測 5 卷"數(shù)圈,B d 11 p50-1500 5 0 5 0 3 CXJ 2 IX 1*smpBzo-10-5Input (dBm)-20圈2-LL內(nèi)藏式動(dòng)孽放大器Output PldB圈表2T卷內(nèi)藏式甯容比較表，built-in capacitor 4?胡居MIM甯容。豺值。SMD 值Built in Size-2. 4GHzPA。CWIpFipF<L2.弊L2. 8eilPC22出2pL9缸9疝卜C3。8. 2pF。8.2pF。40利0位1。卬12pF12pF4/49mW兼.2-2篇&眇版本吃輿Bull Jin版本PA的曼瀏比較結(jié)

12、果。SW PAqBuilt in PAq、六人六入人入內(nèi)不入Py2. 4GHz PAPldBpGain(dB)Pl的Gain(dB*BFP45W15. d12. dXq12.58qHW1687E25. 6加11.9。11.5。BFP45WHWl6K7。25,6"23. 93阪22. AA 2-2雕散式典內(nèi)藏式元件愿用於射頻之甯性差昊到目前懸止在內(nèi)藏式功率放大器模緘方面，可以看出利用內(nèi)藏式重容能別取代discrete的甯容，而其效果也不差。所以只要有精硅的裂程、 材料控制及闔咯，Built-in基板可以符面稹縮的更小，鹿用眉面也可以財(cái)泛。雕散式典內(nèi)藏式元件鷹用在射頻領(lǐng)域畤，其甯性差明如下:(1)雕散式甯容、甯感的Q值比內(nèi)藏式元件佳，加且元件互相干援的情形也臃低微。所以使用內(nèi)藏式元件取代雕散式元件第一面封的困轆黠是揖耗上的考量，道最大的是材料上的透探，此外甯路也有影警 > 例如重感揉用圄形的Spiral也可改善，(2)此外另一帽困甦黠是內(nèi)藏式元件干攝以及微飄的改善。因懸內(nèi)藏式模組混合了多&，元件，所以模掇方面就要考量所以被勤元件才能符干援的冏題避免，所以必須利用EMo(3)未來最大的困峰就是如何整合多他內(nèi)藏