CN109257551A - 下变频芯片封装结构和卫星高频头电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下变频芯片封装结构和卫星高频头电路，所述封装结构包括：导线框架，包括裸片布局区和多个引脚，所述多个引脚围绕所述裸片布局区设置；第一裸片和第二裸片，所述第一裸片包括下变频器件，所述第二裸片包括一FET结构，且所述FET结构与所述第一裸片连接，用于向所述第一裸片输入经过所述第二裸片放大后的信号，所述FET结构的栅极连接至其中一个引脚，该引脚作为所述下变频芯片封装结构的射频信号输入引脚。所述下变频芯片结构能够减少电路面积，提高电路集成度，从而降低成本，并且能够提高增益，降低噪声，提高电路性能。

Description

下变频芯片封装结构和卫星高频头电路

技术领域

本发明涉及封装技术领域，尤其涉及一种下变频芯片封装结构和高频头电路。

背景技术

随着信息科技发展的突飞猛进和集成电路高度集成化的迅速发展，作为集成电路中最重要和最核心的低噪声下变频技术也得到了极大地发展。近年来随着卫星技术的迅速发展，Ku波段卫星电视随处可见并在人们的日常娱乐生活中起到越来越大的作用，人们越来越离不开卫星电视的丰富多彩。

低噪声下变频位于接收机的前端，位于低噪声放大器后端，将射频信号调制到中频是其主要作用，对于从射频信号中提取有用信号，提高整个接收机的性能起着至关重要的作用。因此低噪声下变频一直是雷达、通信和电子对抗等电子系统中的关键微波部件，有着广泛的军用和民用价值。低噪声下变频技术已经从过去的单一化逐渐向集成化、微型化和网络化发展，对于Ku波段卫星电视高频头的低噪声下变频而言，最重要的研究领域便是如何实现接收机的低噪声和高集成度。低噪声下变频是卫星通信、雷达通信等领域中高灵敏度接收机的关键部件，是射频前端的关键模块，其性能对整个系统起着决定性的作用，因此如何实现低噪声下变频的低噪声和高集成度便是当前研究的重点。

现有技术中，应用于Ku波段卫星电视高频头的低噪声下变频芯片封装方法主要是采用AT3566封装结构，如图1所示，共20个引脚，大小为3mm×3mm×0.9mm。

下变频芯片在应用于Ku波段卫星电视高频头的电路中，垂直极化和水平极化信号分别经过两个低噪声放大器芯片放大之后，再通过第二级FET管放大，最后输入到下变频芯片的信号输入管脚处，在下变频处理后将信号输出提供给下级电路。传统的AT3566封装结构在Ku波段卫星电视高频头的应用中，不仅需要使用三颗低噪声放大器芯片AT101和一颗AT3566芯片，而且需要为垂直极化和水平极化分别设计外围电路，为第二级低噪声放大器设计外围电路，并且AT3566芯片的外围电路也相对比较复杂，这大大增加了设计成本和设计时间，而且极大的增加了接收机的面积，阻碍了集成电路的小型化，带来很多弊端。

为提高卫星电视的信号质量与卫星电视带给人们的精彩体验，相对于传统的低噪声下变频芯片封装集成设计方法，有必要提出一种性能更加突出的高度集成化、噪声更低、增益更大的封装结构和应用方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种下变频芯片封装结构和卫星高频头电路。

为了解决上述问题，本发明提供了一种下变频芯片封装结构，包括：导线框架，包括裸片布局区和多个引脚，所述多个引脚围绕所述裸片布局区设置；第一裸片和第二裸片，置于所述裸片布局区，所述第一裸片包括下变频器件，所述第二裸片包括一FET结构，且所述FET结构与所述第一裸片连接，用于向所述第一裸片输入经过所述第二裸片放大后的信号，所述FET结构的栅极连接至其中一个引脚，该引脚作为所述下变频芯片封装结构的射频信号输入引脚；封装胶体，包埋所述第一裸片、第二裸片并至少裸露所述引脚和裸片布局区的一侧表面。

可选的，除与所述FET结构的栅极连接的射频信号输入引脚以外，其他引脚分别与所述第一裸片对应的接口通过打线连接。

可选的，所述第一裸片内部集成有电流调整电路。

可选的，其中一个引脚作为偏置电压输出引脚与所述第一裸片连接，用于向外部的放大电路输出偏置电压。

可选的，包括16个引脚。

为解决上述问题，本发明的技术方案还提供一种卫星高频头电路，包括：上述的下变频芯片封装结构；放大电路，用于接收水平极化信号和垂直极化信号，并对所述水平极化信号和所述垂直极化信号进行放大并输出；选择电路，所述选择电路的输入端与所述放大电路的输出端连接，用于对放大后的垂直极化信号和水平极化信号进行选择，所述选择电路的输出端连接至所述下变频芯片封装结构的射频信号输入引脚，用于向所述下变频芯片封装结构输出选择的水平极化信号或垂直极化信号；所述下变频芯片封装结构的偏置电压输出引脚连接至所述放大电路的偏置电压输入端。

可选的，所述放大电路包括：水平极化放大单元、垂直极化放大单元以及分别连接至所述水平极化放大单元、垂直极化放大单元的偏置单元。

可选的，所述水平极化放大单元和所述垂直极化放大单元的输出端连接至所述选择电路的输入端。

可选的，所述下变频芯片封装结构的偏置电压输出引脚连接至所述偏置单元。

本发明的下变频芯片封装结构内置了FET结构，可以节省引脚，从而降低封装结构的尺寸和设计难度，还有利于减少外围电路，降低外围电路设计成本和设计时间，而且极大的减少了卫星接收机的面积，从而减低成本，实现了集成电路的小型化。并且所述下变频芯片封装结构能够提高增益，降低噪声，提高电路的性能。

附图说明

图1为现有技术的下变频芯片封装结构的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的下变频芯片封装结构的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式的第二裸片内FET结构的结构示意图以及连接示意图；

图4为本发明一具体实施方式的卫星高频头电路结构示意图；

图5为本发明一具体实施方式的卫星高频头电路结构中放大电路和选择电路的具体电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的下变频芯片封装结构和卫星高频头电路的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为本发明一具体实施方式的下变频芯片封装结构的内部结构示意图。

所述下变频芯片封装结构100包括：导线框架、第一裸片121和第二裸片122以及封装胶体130。封装胶体130，包埋所述第一裸片121、第二裸片122并至少裸露所述引脚和裸片布局区110的一侧表面。

所述导线框架，包括裸片布局区110和多个引脚，所述多个引脚围绕所述裸片布局区110设置。该具体实施方式中，所述下变频芯片封装结构100包括16个引脚，分别为引脚1～引脚16，依次均匀分布于所述裸片布局区110的四周。在其他具体实施方式中，根据所述下变频芯片封装结构100内部封装芯片的结构、以及下变频芯片封装结构100的功能设计，所述下变频芯片封装结构100还可以包括更多数量的引脚，按照一定规律围绕所述裸片布局区110。

所述第一裸片121和第二裸片122，置于所述裸片布局区110。

所述第一裸片121为下变频芯片，用于对输入的射频信号进行变频。所述第二裸片122为低噪声放大器芯片。

该具体实施方式中，所述第二裸片内122包括一FET结构1220，且所述FET结构1220与所述第一裸片121连接，用于向所述第一裸片121输入经过所述第二裸片122放大后的信号。在其他具体实施方式中，所述第二裸片122还可以包括其他电子元件结构，例如MOS管、三极管、二极管等，根据所述第二裸片122的功能需求进行合理设计。所述FET结构1220的栅极连接至引脚2，该引脚2作为所述下变频芯片封装结构100的射频信号输入引脚。所述FET结构1220的漏极连接至所述第一裸片121的射频信号输入端。外部射频信号通过引脚2输入至所述FET结构1220的栅极，再由所述FET结构1220的漏极输出至所述第一裸片121进行下变频处理。

除与所述FET结构1220的源极连接的引脚2以外，其他引脚1、引脚3～引脚16分别与所述第一裸片121对应的接口通过打线连接。

请参考图3，为所述FET结构1220的结构示意图以及连接示意图。

所述FET结构1220包括源极、漏极以及栅极，所述源极、漏极以及栅极均连接至对应的焊盘(PAD)。所述FET结构1220的源极通过打线连接至所述裸片布局区110，所述FET结构1220的栅极1224连接至引脚2，所述FET结构1220的漏极1223连接至所述第一裸片121。

该具体实施方式中，所述FET结构1220的源极，均通过双线接法，连接至所述裸片布局区110。具体的，所述FET结构1220的源极包括第一端1221和第二端1222，所述第一端1221和第二端1222分别通过两根导线与所述裸片布局区110电连接。该具体实施方式中，所述源极的第一端1221和第二端1222、漏极1223以及栅极1224均包括焊盘，分别通过各自的焊盘与各个导线连接。

在其他具体实施方式中，所述FET结构1220的源极各端还可以通过三根以上的导线连接至所述裸片布局区110。

根据场效应管理论，所述FET结构1220的源极采用双线接法，会使得FET结构1220的源极连接电阻降低。所述源极连接电阻减小，使得所述FET结构1220的增益将增大。所以相对现有传统的单线接线方法，本发明的具体实施方式中，第一裸片122作为放大器具有更高的增益，有利于低噪声放大器性能的提高。该具体实施方式中，所述下变频芯片封装结构100的增益相比于现有技术中的AT3566封装结构，提高了10dB，噪声由6降到1.6，大大降低，而功耗相对于AT3566与外置FET管的方案相比几乎一致。

所述第一裸片121内部还集成有电流调整电路，无需再通过封装结构的引脚连接外部的电流调整电流，因此，可以减少所述封装结构的引脚数量。

所述引脚15作为偏置电压输出引脚，与所述第一裸片121连接，由所述第一裸片121通过所述引脚15向外部动态提供偏置电压。由于所述下变频芯片封装结构应用于卫星高频头电路中时，会接收垂直极化信号或水平极化信号，并且在实际使用过程中，由于垂直极化信号和水平极化信号只会选通一路，所以可以共用一个偏置电压，全部由所述引脚15提供，从而减少一个引脚数量。

由于所述下变频芯片封装结构中，内置有包括FET结构的第二裸片122，作为极化信号的二级放大电路，因此，该具体实施方式中，在封装结构内部对所述第二裸片122提供所述FET结构的栅极偏置电压，无需再通过封装结构引脚向外提供，从而可以减少引脚数量。同样的，该具体实施方式中，在封装结构内部对所述第二裸片122提供所述FET结构的漏极偏置电压，进一步减少引脚数量。

所以，与现有技术中，二级放大电路外置于所述下变频芯片封装结构之外相比，本发明的具体实施方式中的下变频芯片封装结构至少可以节省4个引脚，从而降低封装结构的尺寸和设计难度。并且，将所述作为二级放大电路的第二裸片122内置于所述封装结构内还有利于减少外围电路，降低外围电路设计成本和设计时间，而且极大的减少了卫星接收机的面积，实现了集成电路的小型化。在一个具体实施方式中，所述下变频芯片封装结构的平面尺寸为3mm×3mm。而现有技术中的下变频芯片封装结构的平面尺寸为3mm×3mm，设置于外部的二级低噪声放大器芯片的封装结构尺寸为2.05mm×2mm，两者占用的PCB板电路面积大于本发明的实施方式中下变频芯片封装结构占用的面积。

该具体实施方式中，所述下变频芯片封装结构的各个引脚对应的功能定义如表1所示。

表1下变频芯片封装结构的引脚定义

本发明的具体实施方式还提供一种卫星高频头电路。

请参考图4，为一具体实施方式的卫星高频头电路结构示意图。

所述卫星高频头电路包括：下变频芯片封装结构100、放大电路410以及选择电路420。

所述下变频芯片封装结构100的具体结构如上述具体实施方式中所述，在此不再赘述。

所述放大电路410用于接收卫星天线输出的水平极化信号和垂直极化信号，并对接收到的所述水平极化信号和垂直极化信号进行放大。所述放大电路410可以包括两个低噪声放大芯片，用于对所述水平极化信号和垂直极化信号分别进行放大。所述低噪声放大芯片通常包括FET管。

在该具体实施方式中，所述放大电路410包括水平极化放大单元412、垂直极化放大单元411以及分别连接至所述水平极化放大单元412、垂直极化放大单元411的偏置单元413，所述偏置单元413为所述水平极化放大单元412和垂直极化放大单元411提供稳定正确的工作电压和电流。

所述选择电路420的输入端与所述放大电路410的输出端连接，用于对放大后的垂直极化信号和水平极化信号进行选择。所述选择电路420用于选择所述放大后的垂直极化信号和水平极化信号中的一路，输入至所述下变频芯片封装结构100内，进行下变频处理。

所述下变频芯片封装结构100的引脚2(rfin脚)连接至所述选择电路420的输出端。所述选择电路420输出的信号经过所述引脚2输出至第二裸片122(请参考图)进行二次放大，再输出至所述第一裸片121进行下变频。

所述下变频芯片封装结构100的偏置电压输出引脚，即引脚15(vg脚)至所述放大电路410的偏置电压输入端，具体的，连接至所述偏置单元413，向所述偏置单元413输入偏置电压。所述偏置单元413向所述选择电路420选通的垂直极化放大单元411或水平极化放大单元412输出工作电压和电流。

所述卫星高频头电路还包括：外围电路450、后端电路440以及时钟电路430。

所述下变频芯片封装结构100的引脚11(ifout脚)将经过处理后的中频信号输出至外围电路450。

所述下变频芯片封装结构100的引脚5和引脚6连接至所述时钟电路430，引脚7连接至后端电路440。

所述下变频芯片封装结构100的其他引脚，根据其功能定义(请参考表1)，进行合理的电路连接。

请参考图5，为本发明一具体实施方式的放大电路410和选择电路420的具体电路结构示意图。水平极化信号RF_H和垂直极化信号FR_V经过放大和选择后通过rfin脚输入至下变频芯片封装结构内。其中，FET管T1和FET管T2，分别作为水平放大单元和垂直放大单元。

与现有技术相比，所述下变频芯片封装结构的外围电路设计更为简单，相应的能够减少PCB的面积，大大的减少了成本，提高了集成电路集成度，有利于高频头的性价比的提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种下变频芯片封装结构，其特征在于，包括：

导线框架，包括裸片布局区和多个引脚，所述多个引脚围绕所述裸片布局区设置；

第一裸片和第二裸片，置于所述裸片布局区，所述第一裸片包括下变频器件，所述第二裸片包括一FET结构，且所述FET结构与所述第一裸片连接，用于向所述第一裸片输入经过所述第二裸片放大后的信号，所述FET结构的栅极连接至其中一个引脚，该引脚作为所述下变频芯片封装结构的射频信号输入引脚。

2.根据权利要求1所述的下变频芯片封装结构，其特征在于，除与所述FET结构的栅极连接的射频信号输入引脚以外，其他引脚分别与所述第一裸片对应的接口通过打线连接。

3.根据权利要求1所述的下变频芯片封装结构，其特征在于，所述第一裸片内部集成有电流调整电路。

4.根据权利要求1所述的下变频芯片封装结构，其特征在于，其中一个引脚作为偏置电压输出引脚与所述第一裸片连接，用于向外部的放大电路输出偏置电压。

5.根据权利要求1所述的下变频芯片封装结构，其特征在于，包括16个引脚。

6.一种卫星高频头电路，其特征在于，包括：

如权利要求1至5中任一项所述的下变频芯片封装结构；

放大电路，用于接收水平极化信号和垂直极化信号，并对所述水平极化信号和所述垂直极化信号进行放大并输出；

选择电路，所述选择电路的输入端与所述放大电路的输出端连接，用于对放大后的垂直极化信号和水平极化信号进行选择，所述选择电路的输出端连接至所述下变频芯片封装结构的射频信号输入引脚，用于向所述下变频芯片封装结构输出选择的水平极化信号或垂直极化信号；

所述下变频芯片封装结构的偏置电压输出引脚连接至所述放大电路的偏置电压输入端。

7.根据权利要求6所述的卫星高频头电路，其特征在于，所述放大电路包括：水平极化放大单元、垂直极化放大单元以及分别连接至所述水平极化放大单元、垂直极化放大单元的偏置单元。

8.根据权利要求6所述的卫星高频头电路，其特征在于，所述水平极化放大单元和所述垂直极化放大单元的输出端连接至所述选择电路的输入端。

9.根据权利要求6所述的卫星高频头电路，其特征在于，所述下变频芯片封装结构的偏置电压输出引脚连接至所述偏置单元。