算例06：LTCC微波模块的全S参数仿真 - 缩减版.pdfVIP

算例06 ：LTCC 微波模块的全S 参数仿真 LTCC 即低温共烧陶瓷 （Low Temperature Co-fired Ceramic ）是于1982 年由休斯公司开发的新型技术材料，它采用厚 膜材料，根据共烧陶瓷设计的结构制造，是用于实现高集成度，高性能电子封装的技术。 用 LTCC 技术具有的比传统厚膜、薄膜和高温共烧陶瓷(HTCC)技术更加灵活的设计方法，即采用微波传输线(如微带 线、带状线和共面波导) 、逻辑控制线和电源线的混合信号设计，可以将它们组合在同一个LTCC 三维微波传输结构中，并 且可将电阻、电容和电感等无源元件集成在LTCC 多层微波电路基板中，进一步提高集成度。 因此基于LTCC 技术研制的微波组件具有高集成密度、多种电路功能和高可靠性等技术优势。近年来随着高介电常数、 低损耗角正切值的带金属衬底复合介质材料的研制成功及广泛应用，也为解决垂直微波互连这一 3D 结构的技术关键,实现 多块LTCC 的低成本、高可靠的垂直微波互连提供了有效的技术途。这使得基于 LTCC 技术的微波模块应用得当了越来越 广泛的推广。 本算例使用 CST 微波工作室对某真实工程应用的 LTCC 微波模块进行超宽带全 S 参数仿真，展示了从建模到仿真的 全部流程，体现了 CST 微波工作室的时域求解器在进行 LTCC 无源仿真时的速度快和精度高的特点。采用 CST 全波电磁 仿真可以精确地计及 LTCC 模块表贴器件间的空间电磁耦合，加上腔体后还能计及腔体电磁场对器件的影响，这正是三维 电磁仿真的优势。 本算例仿真的LTCC 微波模块如下图所示： 这是一个LTCC 100MHz-18GHz 的超宽带接收机模块，包含两路接收通道，还有一路本振，其系统原理框图如下所示： 该LTCC 尺寸为 31.4mm ×24.6mm ×1.6mm，总共包含 16 层，每层介质厚 94um，金属层厚6um，还包含复杂的金丝 键合以及线绕线圈等三维结构。仿真这样的结构用频域求解器显然不合适，既慢又费内存。本例中使用CST 微波工作室的 时域求解器，结合其高效GPU 加速，快速且精确完成全部26 个端口在0 – 20GHz 频段范围内的S 参数仿真。 LTCC 微波模块建模 2 创建LTCC 仿真专用模板 2 导入DXF 模型 2 完善模型细节 3 LTCC 微波模块仿真 4 仿真设置 4 查看仿真结果 5 LTCC 射频系统仿真 6 总结 6 ® 2 CST 工作室套装 –丛书 18 LTCC 微波模块建模 创建LTCC 仿真专用模板 启动CST 设计环境，点击Create a new project 创建一个新的CST 工程文件，按照如下步骤选取一个仿真模板 导入DXF 模型 算例06 | LTCC 微波模块的全S 参数仿真 3 完善模型细节 键合线 线绕电感 贴片电容 模型和原理图的对应关系如下图所示： ® 4 CST 工作室套装 –丛书 18 LTCC 微波模块仿真 仿真设置  添加仿真端口，共26 个器件端口 其中，接收通道 1 的端口和原理图对应关系如下图所示：  定义频率范围 本例中的LTCC 微波接收机的射频输入频段为 100MHz – 18GHz，是一个超宽带接收机，因此仿真时的频率范 围设置为0 – 20GHz ，点击Simulation 选项卡里的Frequency 按钮，如下图所示进行设置：  求解器设置，采用CST MWS 时域求解器进行仿真 算例06 | LTCC 微波模块的全S 参数仿真