一种Ka频段瓦片式下变频组件的设计

冯磊 魏立云 余承伟 武健

摘  要：文章设计了一种基于LTCC工艺的Ka频段瓦片式四通道下变频组件。变频组件集成合路、变频、滤波、延迟补偿等功能，射频工作频率覆盖19～21 GHz，通带带宽2 GHz，采用由本振驱动的超外差混频方案，最终输出C频段信号。针对超外差混频的带外杂散以及低剖面的通道合成与变频功能一体化集成等问题，采用引入高抑制度带通薄膜滤波器以及设计LTCC内层威尔金森合路器等方法，实现了瓦片式四通道下变频组件的集成设计方案。整个组件尺寸59 mm×59 mm×8 mm，便于实现低剖面相控阵系统的射频前端集成等应用。

关键词：下变频器；小型化；LTCC；Wilkinson功分器；滤波器

中图分类号：TN773.4  文献标志码：A  文章编号：2096-4706（2023）09-0045-06

Abstract： This paper designs a Ka-band tile-type four-channel down-converter component based on LTCC technology. The down-converter component integrates the functions of power combining， frequency conversion， filtering， delay compensation， etc. The RF operating frequency covers 19～21 GHz， and the bandwidth of passband reaches 2 GHz. It uses the superheterodyne frequency mixing scheme driven by local oscillator， and finally outputs the C-band signal. Aiming at the problems of outside passband spurious of superheterodyne frequency mixing， the low-profile channel synthesis and integration of frequency conversion function， the integrated design scheme of tile-type four-channel down-converter component has been realized by introducing high-suppression band-pass thin film filter and designing Wilkinson combiner inside LTCC. The size of the whole component is 59 mm×59 mm×8 mm， which is convenient for applications such as RF front-end integration of low-profile phased array system.

Keywords： down-converter; miniaturization; LTCC; Wilkinson power divider; filter

0  引  言

随着卫星业务的推广应用，人们对通信质量和通信数据量提出了更高要求。对比S/C等较低的微波频段，Ka频段具有频率资源更加丰富的特点。该频段相对带宽更宽，波束较窄，易于实现抗干扰[1]。在卫星通信技术不断发展的当前形势下，新一代卫星通信系统越来越倾向于采用更高效的通信相控阵天线系统实现。通过调用相控阵天线系统预置的波束指向、波束宽度等信息完成波束捷变，波束的切换时间可以达到微秒数量级。针对不同业务需求和应用场景，相控阵技术还能实现多个波束允许多目标通信。

低温共烧陶瓷（LowTemperatureCo-fired Ceramic， LTCC）技术是一种典型的多层基板技术，其优势主要体现在：可三维立体多层布线，布线密度高，便于实现小型化设计；介质材料损耗较低，高频特性优良，同時利用多种形式的金属化孔来改善屏蔽特性，提升信号隔离度；……