RF模块中微带线的设计及实现

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:1538

李树翀，韩振宇，刘新宇，吴德馨

(中国科学院微电子研究所新型化合物半导体实验室，北京 100029)

摘要：在rf模块的设计中，微带线的设计必不可少，它在模块中起着很重要的作用。本文介绍了2．5g rf lna模块中微带线的设计过程及实现，并用测量数据证明了微带线设计的正确性及其在模块中发挥的作用。

关键词：射频；微带线；pcb板

中图分类号：tn402；tn405．97 文献标识码：a 文章编号：1003-353x(2005)02-0051-03

1 前言

随着当今集成电路(ic)的迅速发展，ic的频率越来越高，已经步入射频甚至微波波段。但射频电路设计和生产中存在很多困难，例如，含有大功率器件芯片的散热问题等，因此，一时间还很难把射频电路的规模做得很大。正是由于存在着这些问题，射频模块在大规模射频ic出现之前，可以很好地替代大规模ic及应用射频电路。

在射频模块的pcb版设计过程中，不仅要遵守pcb版设计和布线的一些规则，还必须考虑射频电路的一些特征，合理布局，避免干扰，特别是含有大功率器件的模块。此外，微带线的设计也是射频pcb版的一个重点。

当电路的频率达到射频甚至微波的时候，电路之间的连线就要用微带线，微带线在电路中的主要作用有两个：一是根据要求，设计具有一定特性阻抗z。的微带线，用以输入输出信号或者连接电路，如果它与前端电路的输出阻抗和后端电路的输入阻抗匹配，就可以使信号传输过程中的功率损耗减到最小；二是用微带线的阻抗特性，应用到电路的输入、输出或级间匹配中。本文从微带线这两方面的作用出发，介绍微带线的设计和实现。

2 微带线设计及实现

本项目设计的是一个2．5g功放(pa)模块和低噪放(lna)模块，其输入输出都要用到特征阻抗z0为50φ的微带线来和前级和后级电路匹配，而且在电路的输出匹配电路中也用到了微带线。要设计特征阻抗为50φ的微带线，微带线的特征阻抗的值由微带线的宽度w、pcb板的介电常数εr、pcb板子厚度h、铜箔厚度t等参数决定，在材料一定的情况下，特征阻抗只取决于微带线的宽度w。根据rf4板材和设计要求，按照公式

出来的微带线的宽度w为0．587mm，用微波office模拟来验证这个数值，模拟过程中，用参数扫描来验证计算的结果，扫描结果如图1。从图1可以看出，在对微带线宽度fp扫描的过程中，当w=l=0．586mm的时候，微带线与50φ的term匹配，这一点证实了前面计算的结果。

在该模块的设计中，用到了传输用和匹配用的两种微带线。在该射频模块当中，lna模块的输入端采用了一个lc网络作为输入匹配电路，可以用微带线来代替这个lc网络。代替的方法有两种：一种是用短路微带线代替电感；另一种是用微带线网络完全代替该lc网络。具体的电路(图2)就是两种用微带线作为匹配电路的两种形式：一种是用长度为λ0/8短路微带线代替电感；另一种是用

表示为

根据公式，就可以设计上面提到的第一种微带匹配电路。用一条短路微带线来代替电感，确定短路微带线的长度，也就是确定且。的大小，其中，

根据采用的pcb板材特性，计算出让λ0=78．8mm，用微波office模拟短路微带线，其s11参数如图3所示。