摘要：为了完成微波毫米波多芯片组件的多层立体高集成度规划，提出Ka波段JTCC(Low Temperature Co—Fired Ce—ramic)微带到带状线穿透两层接地导体的正反向过渡结构。该结构选用类同轴和“水滴”匹配的办法，结合高频电磁软件仿真及测验试验，成果标明，该14层LTCC结构能完成杰出传输的最高频率可达36 GHz，可完成Ka波段毫米波微
带到内层带状线的灵敏过渡。
关键词：毫米波;LTCC;类同轴;“水滴”匹配;多层接地上
用LTCC技能完成微波器材具有结构紧凑，损耗小，体积容量大等特色。该技能将多层陶瓷介质薄片和印刷技能结合，还具有低的烧结温度。LTCC多层技能可将传输线和微波
电路在不同层排布，然后完成了各种微波、毫米波传输线和直流信号线等的混合多层规划，大大提高了微波毫米波组件的空间密度。LTCC技能成为微波多芯片组件(microwave multichip module，MMCM)规划中的关键技能。LTCC技能在毫米波波段的使用存在的问题一方面是由于在毫米波频段上电路结构对加工工艺的要求更高，受限于工艺水平;另一方面是由于微波信号在LTCC这种多层的不接连传输结构中带来了更多的寄生效应，乃至鼓励起了电磁场的寄生形式，对其传输特性的研讨变得反常杂乱，所以在更高信号频率上提出恰当的过渡模型将是规划者面对的一项新的亟待解决的使命。层间互连特性直接影响到整个组件的电磁功能。
国表里已有许多学者对共面波导到带状线、微带线到带状线穿透一层接地上的过渡做了深化的研讨，文献使用添加过渡处接地上孔洞上方的微带线宽度和按捺寄生模的带状线屏蔽孔来改进过渡功能，最高频率达35 GHz;文献中经过在带状线下面添加“小地”完成过渡;文献中选用“水滴”匹配，回波损耗得到改进，但因中心通孔直径过大引起过渡结构体积较大。LTCC 多层结构电路常常会被微带到带状线过渡需求穿透多层接地上的问题所困扰。本文测验对Ka波段LTCC微带到带状线穿透两层接地导体过渡结构进行讨论，给出微带到上下偏置带状线正反走向过渡研讨成果，为Ka波段MMCM的规划供给参阅。
1 过渡结构规划
1. 1 规划考虑
介质选用Ferro—A6S/M生磁带，相对介电常数为5.9，损耗角正切0.002，每层生磁带烧结后的厚度为0.096 mm。图1为微带到上偏置带状线穿透两层接地上的过渡结构模型，过渡结构选用类同轴线的办法，在中心通孔周围有一圈屏蔽金属银柱。其间微带线介质三层生磁带，其次中心两层接地上之间为三层生磁带介质，带状线上下地之间八层生磁带，上偏置带状线距上面地三层，距下面地五层。如图2为该结构的左视图，阐明晰其层间联系，基板共厚14层，下偏置带状线距下面接地上三层，距上面接地上五层。上下偏置带状线在内层选用宽边耦合完成宽带耦合器，该过渡结构用于某Ka波段LTCC混频器表层微带线到内层耦合器的过渡衔接。
图1中淡色彩占六层生磁带介质的长金属银柱用于束缚微带线传输的微波信号能量，使其在一圈屏蔽孔内杰出传输过渡，淡色彩占微带介质的4个短金属银柱引导微波能量向类同轴过渡结构过渡，深色彩长银柱在微带地与底层接地之间，占11层生磁带，避免微波信号向带状线方向能量传输丢失，深色彩4个短银柱带状线上下地之间，在带状线两头引导微波信号在带状线的杰出传输。其仰望图如图3所示。
1.2 过渡结构仿真
仿真标明，小的中心通孔半径a能够获得小的插损，还可减小过渡结构的体积。首要挑选中心通孔半径α=65μm，为保持类同轴线特性阻抗为50 Ω，恰当调整外导体半径b，接地上孔洞半径c1，c2，发现b略小于相同内导体半径的同轴线外导体半径，c1，c2比b约为5/8，“水滴”半径c0比a约5.4/1可得到杰出的传输功能，选用三维高频电磁仿真软件HFSS(High Frequency Structure Simulator)得到成果如图4所示，回波损耗大于20 dB的最高频率可达36 GHz，最大插损0.2dB。
选用LTCC多层技能，可将部分微波无源器材在LTCC内层完成，表层为微带线及合适外表贴装的射频微波元器材，这样能够有用减小体系组件的体积，针对此类器材的互连问题，笔者规划了如图5所示的反向折回过渡结构，其介质层和横向仰望尺度与正向微带到上带状线过渡结构相同，即a，c0，c1，c2与微带到上偏置带线正向过渡相同。在无微带
带状线半圈，图中淡色彩屏蔽金属银柱占整个14层生磁带基板，使微波信号向带状线杰出传输，另一方面组成类同轴结构完成与带线阻抗匹配。在带线一侧半圈，在微带接地与第二层接地之间规划屏蔽金属银柱用来避免过渡结构中微波信号在两接地上之间鼓励起寄生形式，如图5中深色银柱。仿真剖析成果散射参数如图6所示，回波损耗大于20 dB的最大频率亦可达36 GHz。
微带到下偏置带状线的过渡如图7所示，为了得到杰出的匹配，类同轴的外径2b也较上偏置带状线减小，中心通孔半径a，“水滴”半径c0，接地上孔洞半径c1，c2无变化。由于中心通孔长度添加，细通孔首要表现出电感特性，寄生电感增大，仿真剖析如图8，回波损耗大于20 dB的最高作业频率降为30 GHz。
下偏置带状线反向折回过渡如图9，其介质层和横向仰望尺度与正向微带到下带状线过渡结构相同，即中心通孔半径a，类同轴外径2b，“水滴”半径c0，接地上孔洞半径c1，c2无变化。从仿真成果图10得出，有杰出的传输功能最高作业频率大于30 GHz。
2 剖析与比较
为了和参阅文献报导的过渡结构进行比较和阐明，将其首要参数列于表1。从列表中看出，本规划在最高频率和功能上与国表里水平适当，在层数和结构上有所添加改动。
3 定论
该过渡结构选用类同轴和“水滴”匹配的办法，电磁仿真规划标明可完成毫米波穿过两层接地上正反向均杰出传输，可在LTCC中完成内层微波无源器材到表层微带的灵敏互连过渡。该过渡结构已用于某Ka波段LTCC混频器的试验，实践使用标明该过渡结构具有插损小、结构简略、过渡衔接灵敏的特色，达到了高集成度的规划要求。
