LTCC在天線中的運(yùn)用

早期通信產(chǎn)品中的濾波器和雙工器大多是大型介質(zhì)濾波器和雙工器。GSM和CDMA手機(jī)上的濾波器已被聲表面濾波器取代或嵌入模塊基板中，而PHS手機(jī)和無繩電話上的濾波器大多是由LTCC制成的LC濾波器，體積小、價(jià)格低，藍(lán)牙和無線網(wǎng)卡從一開始就選用LC濾波器。LTCC構(gòu)成的濾波器包括帶通、高通和低通濾波器，頻率范圍從幾十MHz到5.8GHz。LC濾波器在體積、價(jià)格和溫度穩(wěn)定性方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。不難理解，LC濾波器已經(jīng)得到了廣泛的重視。上述由LTCC制造的射頻器件在國(guó)外和中國(guó)臺(tái)灣省已有數(shù)年的歷史。日本的村田、東光、TDK和雙新電機(jī)、中國(guó)臺(tái)灣省的華新科技和ACX以及韓國(guó)的三星都在量產(chǎn)和銷售。中國(guó)大陸只是在2003年的展覽會(huì)和網(wǎng)頁(yè)上看到CSG電子和另一家公司開

始開發(fā)類似的產(chǎn)品。

電子元件的模塊化已成為工業(yè)界不爭(zhēng)的事實(shí)，尤其是LTCC。可選模塊基板包括LTCC、HTCC（高溫共燒陶瓷）、FR4和PTFE（高性能聚四氟乙烯）等傳統(tǒng)PCB，HTCC的燒結(jié)溫度在1500℃以上，匹配的鎢、鉬/錳等難熔金屬導(dǎo)電性差，燒結(jié)收縮率不像LTCC那么容易控制。LTCC的介電損耗比rf4低一個(gè)數(shù)量級(jí)。PTFE損耗低，但絕緣性差。LTCC比大多數(shù)有機(jī)襯底材料具有更好的控制精度。沒有一種有機(jī)材料可以與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進(jìn)行綜合比較。國(guó)外和我國(guó)臺(tái)灣省對(duì)LTCC模塊基板的研究正如火如荼地進(jìn)行，各種LTCC模塊已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。只有村田、三菱電工、京瓷、TDK、EPCOS、日立、AVX等十多家手機(jī)天線開關(guān)模塊（ASM）制造商，另外還有NEC、村田、愛立信的藍(lán)牙模塊，日立等公司的功放模塊，均采用LTCC工藝制造。LTCC模塊以其結(jié)構(gòu)緊湊、抗機(jī)械沖擊和熱沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在軍事和航天裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。未來，它將廣泛應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域。

在天線中的運(yùn)用

1.5g陣列天線

隨著5g通信頻率的提高，天線和射頻模塊的尺寸將更小，集成度將更高。當(dāng)工作頻率為≥ 30GHz，天線尺寸將減小到毫米級(jí)甚至更小。此時(shí)，天線的設(shè)計(jì)方案將由現(xiàn)有的單天線改為陣列天線。LTCC有望成為5g天線的核心集成技術(shù)。

2.超寬帶LTCC天線

LTCC的多層貼片結(jié)構(gòu)可以有效地拓寬天線的帶寬，制備具有相對(duì)帶寬的UWB天線≥ 20%. 同時(shí)，LTCC還可以將接收芯片和UWB天線集成到LTCC模塊中，為超大規(guī)模集成電路UWB收發(fā)器的開發(fā)提供了一種單模塊設(shè)計(jì)和制造方案。

3.無線/藍(lán)牙天線

WiFi和藍(lán)牙設(shè)備通信距離短，收發(fā)機(jī)功率低。它們對(duì)天線功率和收發(fā)器特性沒有高要求，但對(duì)天線面積和PCB成本有高要求。LTCC技術(shù)有望在WiFi/Bluetooth天線中得到廣泛應(yīng)用。

4.GPS天線

GPS陶瓷天線分為塊狀陶瓷天線和多層陶瓷天線。LTCC天線屬于多層陶瓷天線。隨著移動(dòng)通信設(shè)備的發(fā)展，GPS天線正朝著小型化、多頻段、抗干擾的方向發(fā)展。利用陶瓷材料的高介電常數(shù)和高Q值，可以有效減小天線的體積；結(jié)合LTCC多層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以減小尺寸，保持天線帶寬和增益不受影響，從而實(shí)現(xiàn)多頻GPS天線的設(shè)計(jì)和制造。

5.多波段LTCC天線

LTCC天線可以通過各種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)天線的多頻性。除了在單天線結(jié)構(gòu)中加載可調(diào)電容和不同長(zhǎng)度的分支外，LTCC多頻天線通常采用多天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所述之字形天線可以是多層疊片的形式，每層天線實(shí)現(xiàn)一個(gè)諧振頻率；螺旋天線可以通過纏繞不同長(zhǎng)度的螺旋線實(shí)現(xiàn)多螺旋結(jié)構(gòu)；該貼片天線可以在不同層之間采用多個(gè)諧振貼片結(jié)構(gòu)，形成多頻諧振。利用LTCC天線結(jié)構(gòu)的這一特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)和制造雙頻/多頻GPS和WiFi天線。

6.射頻識(shí)別天線

LTCC具有介電常數(shù)高、損耗低、性能穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)混合集成等特點(diǎn)。它能夠滿足RFID微芯片天線的小型化和高增益要求，具有良好的全向性、阻抗匹配性和較長(zhǎng)的讀取距離等優(yōu)點(diǎn)，使RFID的應(yīng)用前景更加廣闊。

7.NFC天線

用于NFC天線的鐵氧體振膜通常采用LTCC技術(shù)制備。將多層流延法制備的鐵氧體綠帶堆疊成一定厚度的鐵氧體膜片。近年來興起的貼片NFC天線可以利用LTCC技術(shù)進(jìn)行層間線圈纏繞和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用鐵氧體芯片的空間，有效減小天線尺寸。

8.集成封裝天線、

封裝天線技術(shù)是一種集成天線解決方案，旨在適應(yīng)過去20年出現(xiàn)的系統(tǒng)級(jí)無線芯片。它集成了天線和射頻收發(fā)器系統(tǒng)，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的表面安裝設(shè)備。LTCC是目前天線封裝的主流技術(shù)方案。它可以將天線集成到天線芯片系統(tǒng)中，使整個(gè)系統(tǒng)能夠獲得更高的集成度，提高系統(tǒng)的性能，如增加增益、拓寬帶寬等。