短距离无线通信技术概述(短距离无线通信中的关键技术研究)

由于短距离无线通信网络可以随时随地进行数据通信，降低了对对有线连接的要求，提高了网络的灵活性。此外，由于其移动性、组网灵活性、应用范围广和传输速度快，逐渐被广泛应用于个人家庭和办公环境中。因此，研究短距离无线通信的关键技术具有重要的现实意义。其中，蓝牙、802.11、红外、超宽带和紫蜂是短距离无线通信的主要标准。超宽带技术以其高速、大容量、高分辨率、抗多径衰落、低功耗、系统结构简单、成本低、易于数字化等优点成为研究热点。此外，随着流量的快速增长，通信系统也在不断更新和扩展。为了减少天线之间的干扰和降低成本，要求天线能够同时满足多个系统的通信要求。因此，双频天线成为近年来的研究热点。同时，随着信息和电子技术的飞速发展，无线移动通信系统已经被划分为不同的频段，如全球移动通信系统(GSM；890-960兆赫)，数字通信系统；1710—1880兆赫)、个人通信系统(PCS:1850—1990兆赫)、通用移动电信系统(UMTS；1920-2170兆赫)，蓝牙通信。然而，随着通信系统质量的提高，对对天线的要求也越来越高。目前，最常见的移动天线有偶极天线，法披，陶瓷天线等。这些天线非常适合移动设备，因为它们具有接近全向的辐射模式、简单的结构和低制造成本。其中，陶瓷天线是一种适用于集成器件的小型化天线。陶瓷天线可分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。前者利用高温(1000摄氏度以上)一次烧结整个陶瓷体，然后在陶瓷块表面印刷天线的金属部分。在后者中，使用LTCC(低温共烧陶瓷)将多层陶瓷层压在对上，然后在800-900下烧结，从而可以根据设计要求将天线的金属导体印刷在每个陶瓷介电层上，从而可以减小天线的尺寸并隐藏天线的设计布局。由于陶瓷本身的绝缘性比印刷电路板高，使用陶瓷作为天线介质可以有效减小天线的尺寸；就介质损耗而言，陶瓷也比印刷电路板小，非常适合低功耗的短距离无线通信模块。此外，当必须使用低温共烧技术来最小化模块体积时，天线可以容易地与低温共烧多层陶瓷介质中的电路模块集成，这将是整个模块小型化的最佳选择。

我们现在正在研究的是利用LTCC技术来研究和开发适用于当前和未来短距离无线通信系统的天线芯片技术。LTCC技术是近年来出现的一种引人注目的跨学科集成组件技术。其原理是将低温烧结的陶瓷粉末制成厚度精确、致密的生陶瓷带，通过激光打孔、微孔灌浆、精密导体膏印刷等工艺在生陶瓷带上制作出所需的电路图案，并嵌入多个无源元件(如低电容电容电容、电阻、滤波器、阻抗变换器、耦合器等)。)集成到多层陶瓷衬底中，以使无源元件集成在三维空间中，或者在其表面上附着集成电路和有源器件，以制造无源/有源集成功能模块。与传统的印刷电路板电路加工技术相比，LTCC技术具有以下性能优势：

(1)高品质因数和低温度系数的响应频率有助于提高产品性能；(2)低介电损耗，降低功率损耗，延长电池寿命；

(3)模拟、数字和射频技术可以混合使用，有利于设计创新、集成和降低成本；(4)良好的气密性有助于提高设计灵活性、减小尺寸、降低成本和提高可靠性；

(5)光电导带的介入有助于增加布线密度，提高阻抗的可控性。(6)热膨胀系数低，温度变化对对性能的影响极低；

(7)热膨胀系数与硅、砷化镓和硅锗相匹配，有利于裸芯片的组装；(8)高导热系数，有利于简化设计，缩小产品尺寸，降低成本；

(9)无源元件可以嵌入，有利于减小产品尺寸，降低成本，提高可靠性和集成度。早期，LTCC技术主要用于军事电子领域，其成本在对非常高。近年来，在汽车电子和移动通信等商业市场的推动下，LTCC技术在材料和工艺方面做出了很大改进，如采用银导带、增加衬底尺寸和简化工艺，从而形成了新的低成本解决方案。可以说，LTCC技术在进入移动通信领域已经成熟。基于LTCC的设备和系统成功地将更多的电子设备应用于各种大型计算机或大功率电子设备(如卫星系统、航空航天系统、无线通信等)。)，它方便了人们的生活，创造了巨大的经济价值，促进了社会财富的积累。因此，基于LTCC技术的天线芯片技术受到了国内外通信研究机构和国际公司的高度重视。

在移动通信领域，LTCC技术可用于制造滤波器、压控振荡器、功率放大器、锁相环电路、天线等。摩托罗拉陶瓷技术在LTCC材料在移动通信领域的应用中发挥了主导作用。例如，其研发的MCIC(多层陶瓷集成电路)就是用LTCC材料制成的。MCIC在集成无源元件方面有很强的优势，尤其适用于800兆赫及以上的频率。如收发开关、延迟线、滤波器、压控振荡器和定向耦合器等。广泛应用于微电子工业的各个领域，具有非常广阔的应用市场和发展前景。目前，LTCC技术已在进入，得到更新，包括无线局域网、地面数字广播、全球定位系统接收器组件、数字信号处理器和存储器，以及其他电源组件甚至数字电路组件基板。例如，村田， 三菱电气、京瓷、TDK、爱普科斯、日立和Avx开发的十多个手机无线开关组件，以及日本电气和村田开发的蓝牙组件都采用了LTCC技术。此外，由于其紧凑的结构、高耐热性和抗冲击性，LTCC元件目前广泛应用于军事和航空航天设备，并有望在未来广泛应用于汽车电子系统。中旅宣布将为汽车电子市场提供低温烧结陶瓷电路板。