微波電路板

微波電路 是一種工作在微波波段和毫米波波段的電路, 並通過微波無源元件集成在基板上, 活性成分, 輸電線路和互連, 具有一定的功能.

微波電路分為混合微波電路和單片微波電路。 混合微波電路是一種使用薄膜或厚膜科技在適合傳輸微波訊號的基板上製造無源微波電路的功能塊。 該電路是根據系統的需要設計和製造的。 常用的混合微波電路包括各種寬帶微波電路，如微帶混頻器、微波低雜訊放大器、功率放大器、倍頻器和相控陣單元。 單片微波電路是使用平面科技在電晶體基板上直接製造元件、傳輸線和互連線的功能塊。 砷化鎵是最常用的襯底資料。 微波電路始於20世紀50年代。 微波電路科技由同軸線、波導元件及其系統組成，並轉變為平面電路的一個重要原因是微波固態器件的發展。 20世紀60年代和70年代，使用了氧化鋁基板和厚膜科技； 單片集成電路在20世紀80年代開始出現。

混合微波電路 使用厚膜科技或薄膜科技在適合傳輸微波訊號的介質上製造各種微波功能電路, 然後在相應位置安裝分立有源元件，形成微波電路. 微波電路中使用的介質包括高鋁瓷, 藍寶石, 石英, 高價值陶瓷和有機介質. 有兩種類型的電路：分佈參數微帶電路和集總參數電路. 有源器件使用封裝的微波器件, 或者直接使用晶片. 微波電路的主要特點是根據微波整機的要求和微波頻段的劃分進行設計和製造. 使用的大多數集成電路都是專用的. 常用的是微帶混頻器, 微波低雜訊放大器, 功率放大器, 微波集成振盪器, 倍頻器, 微帶開關, 集成相控陣單元和各種寬帶電路.

單片微波電路 是一種集成電路，其中微波功能電路通過電晶體工藝在由砷化鎵資料或其他半導體材料製成的晶片上製造. 微波電路 由矽材料製成，在300-3000 GHz頻段工作, 它可以被視為矽線性集成電路的擴展，不包括在單片微波電路中.

砷化鎵單片微波電路的製造過程是使用矽的外延生長或離子注入在半絕緣砷化鎵單晶片上形成有源層； 注入氧或質子以產生隔離層（或適合產生隔離層的其他離子）； 注入鈹或鋅以形成PN結； 用電子束蒸發法製備金屬-電晶體勢壘； 製作有源器件（如二極體、場效應電晶體）和無源元件（電感器、電容器、電阻器和微帶元件耦合器、濾波器、負載等）和電路圖案。 電路設計也分為兩種形式：集中參數和分佈參數。 分佈參數主要用於功率電路和毫米波電路。 毫米波電路是指工作在30至300千兆赫茲範圍內的集成電路。

砷化鎵比矽更適合製作單片微波電路（包括超高速電路），主要是因為：1。 半絕緣砷化鎵襯底的電阻率高達107ë½109 ohm·cm，微波傳輸損耗小； 2、砷化鎵的電子遷移率約為矽的5倍，工作頻率高，速度快； 3、關鍵有源器件砷化鎵金屬電晶體場效應電晶體是一種多功能器件，具有良好的抗輻射效能，囙此砷化鎵單片微波電路在固態相控陣雷達、電子對抗設備、戰術導彈、電視衛星接收、微波通信、， 超高速電腦和大容量資訊處理。

已成功開發並逐步應用的單片微波電路包括：單片微波集成低雜訊放大器、單片電視衛星接收器前端、單片微波功率放大器、單片微波壓控振盪器等。該電路的設計主要圍繞產生、放大、控制、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路、集成電路等方面展開， 以及微波訊號的資訊處理功能。 大多數電路都是根據不同整機的要求和微波頻段的特點設計的，並且非常具體。

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微波電路的創建

“微波電路”一直是“波導電路”的同義詞。 早在20世紀30年代初，人們就意識到波導是一種非常有用的微波頻率傳輸結構。 研究人員長期以來發現，經過適當修改的波導的一小部分可以用作散熱器或電抗原片。 例如諧振腔和喇叭天線。 在現代波導電路的發展中，從一開始就努力將微波功率從微波源有效地傳輸到波導傳輸線，並在接收端有效地恢復。 這對相應的原始發射器和接收器原件提出了更改。 高要求。 囙此，它導致了行波探測器、波長計和終端負載等組件的出現。

微波技術的發展和應用為微波電路的發展奠定了基礎。 從最初發現的不連續多次反射原理和相應的腔諧振原理，到使用這些原理將微波電源與波導匹配，然後將波導與接收器（如晶體探測器）匹配，並使用這些設備通過電路產生特定頻率的訊號。

微波電路的基本特性之一是根據經驗通過波導內的螺釘和膜片（甚至壓縮尺寸）調整或調諧其特性。 起初，這只是一種嘗試和錯誤的方法，後來發展成所謂的“波導工程”。 長期以來，它也是微波工程中最常用的方法之一。

微波電路的現狀

微波電路始於20世紀40年代使用的3維微波電路。 它由波導傳輸線、波導元件、諧振腔和微波管組成。 20世紀60年代，出現了具有半導體器件、薄膜沉積科技和光刻技術的新一代微波集成電路。 由於其體積小、重量輕、使用方便，在武器、航空航太和衛星中得到了充分利用。

微波電路中經常使用兩種基本傳輸管道，即波導和TEM模式同軸線。 波導具有高功率和低損耗的特點。 後一個特徵導致了高Q諧振腔的出現。 由於沒有色散效應，同軸線具有固有的寬帶特性。 此外，阻抗的概念也可以很容易地在同軸線中解釋，這簡化了元件的設計過程。 這兩種傳輸結構已經發展成為重要的微波電路元件，將兩者結合使用可以取得意想不到的效果。

微波電路採用帶狀線傳輸結構。 表格與今天使用的表格相同。 它由兩塊外部帶有金屬的介質板和一條薄的條形導體組成。 隨著覆銅板的出現，帶狀線已發展成為一種可以提前計算其效能的精密工藝。 帶狀線傳輸結構最重要的特點是其特性阻抗由中心帶狀導體的寬度控制。 帶狀線電路結構的兩位特性使得在不破壞外導體遮罩層的情况下實現許多元件的互連成為可能，這也為輸入和輸出位置帶來了極大的靈活性。 由於兩條帶狀導線靠近時的固有耦合特性，帶狀線非常方便用於平行線耦合器。

自1974年以來，美國的普萊西利用砷化鎵場效應管作為有源器件，砷化鎵半絕緣襯底作為載流子，成功開發了世界上第一個MMIC放大器。 它已用於軍事應用（包括智慧武器、雷達、通信和電子戰等）。 在單片集成電路的推動下，單片集成電路的發展非常迅速。 正是砷化鎵科技的出現和砷化鎵資料的特性促成了微波電路向單片微波電路（MMIC）的過渡。 與第二代微波混合電路HMIC相比，MMIC具有體積小、壽命長、可靠性高、雜訊低、功耗低、工作極限頻率高等優點。 囙此，它受到了廣泛的關注。

單片微波電路的出現使各種微波電路的實現成為可能。 囙此，各種MMIC器件取得了前所未有的發展，例如MMIC功率放大器、低雜訊放大器（LNA）、混頻器、上變頻器、壓控振盪器（VCO）、濾波器等，一直到MMIC前端和整個收發器系統。 單片微波集成電路在固態相控陣雷達、電子對抗設備、戰術導彈、電視衛星接收、微波通信、超高速電腦和大容量資訊處理等方面具有廣闊的應用前景。

隨著單片集成電路科技的進一步提高和多層集成電路科技的進步，利用多層襯底實現幾乎所有無源器件和晶片互連網絡的3維多層微波結構受到越來越多的關注。 而建立在多層互連基板上的多晶片模塊（MCM）科技將使微波毫米波系統的尺寸更小。

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微波電路的發展趨勢

1、微波電路互連與製造技術

使用1 GHz以上頻率的微波技術和微波電路互連與製造技術發展迅速，並得到廣泛應用。 在雷達、導航和通信設備等現代資訊系統和軍事電子設備中，微波電路是高速資訊的“主動脈”。 囙此，微波電路及其互連和製造技術是資訊系統和軍用電子設備開發和生產中的一項重大關鍵技術。 微波電路互連與製造技術包括：微波電路基板資料與製造技術、微波電路設計與製造技術、微波器件或組件的封裝與組裝科技、微波器件或系統的互連與調試科技。 涉及微電子學、材料科學、電腦應用科技、電子機械工程等多個學科。； 它是一門多學科、綜合性的科學技術。 它具有技術含量高、科技難度高、發展速度快、應用領域廣、在資訊系統和軍事電子裝備中作用大等特點。

隨著微電子技術、器件科技、材料科學、電腦輔助設計與製造等科學技術的飛速發展，微波電路互連與製造的新技術和新技術不斷湧現。 例如，多層微波集成電路和3維微波集成電路（3DMMIC），低損耗傳輸線和遮罩膜微帶（SMM）電路，多晶片微波模塊，微波電路，微機電系統（MEMS）互連和製造技術，新型樹脂微波印刷電路板科技， 新型微波電路保護塗層科技，以及應用於微波電路設計的3維電路模擬技術、基於智慧方法的微波電路CAD和優化科技等。

2、微波電路的光子帶隙結構

1987年，亞布隆諾維奇提出了亞帶隙結構，該結構最初應用於光學領域，近年來被引入微波波段，引起了廣泛關注。 當電磁波在具有週期結構的資料中傳播時，它們將被調製以產生光子帶隙。 當電磁波的工作頻率在帶隙內時，不存在傳輸狀態。 將子帶隙結構應用於微波頻段，可以完全封锁特定頻段中的電磁波在其中傳播。 同時，光子帶隙結構也會改變通帶中的傳播常數，這是一種慢波結構。 由於光子帶隙結構的上述特性，它被廣泛用於帶阻、抑制高次諧波、提高效率、新增頻寬和减小尺寸。 光子帶隙結構可以採用金屬、電介質、鐵磁性或鐵電性物質注入襯底資料，也可以直接形成各種資料的週期性排列。 國內外提出了多種微波光子帶隙結構，現時已從3維結構發展到一維和二維結構。 由於易於實現和集成，光子帶隙結構的研究已發展到電子和通信領域。 現時，光子帶隙結構的單元形狀、週期條件、各種週期結構變形體的組合以及資料的發展都是值得關注的研究熱點。

亞晶體是一種介質在另一種介質中週期性排列形成的人造晶體。 光子晶體的基本特徵是具有光子帶隙。 禁止頻率在帶隙內的電磁波傳播。 光子晶體的獨特特性首先應用於光學領域，然後迅速擴展到其他領域，現在它們也被研究並應用於微波頻段。 現時，國內外已經提出了多種微波光子帶隙結構。 原始的微波光子帶隙結構由3維介質週期排列組成。 由於3維結構的處理和分析非常複雜，微波光子帶隙結構的研究和生產備受關注。 在平面結構上。 平面光子帶隙結構的出現改變了傳統的設計方法，為高性能、高集成度電路的設計提供了新的途徑，帶來了微波積體電路設計思想的革命。 由於一維和二維平面帶隙結構靈活、易於實現、易於集成，它們在微波電路中得到了廣泛的應用，並帶來了微波集成電路的快速發展。

3、微波電路MEMS開關

根據MEMS的最新定義，它是一種結合了電力和機械組件的小型設備或設備陣列，可以使用集成電路科技批量製造。 雖然傳統的集成電路制造技術與MEMS制造技術有很大的相似性，但前者是一種平面科技，後者是一種3維科技。 現時廣泛應用的MEMS製造技術包括：體微加工技術、表面微加工技術、鍵合微加工技術和LIGA科技（光刻電鑄科技）。

開關是微波訊號轉換的關鍵元件。 與傳統的p2i2n二極體開關和場效應管開關相比，電流RFMEMS開關具有優越的微波特性和重量輕、體積小、功耗低等固有優勢。 隨著MEMS製造技術和工藝理論的發展，在克服MEMS開關工作壽命短、開關速度低等缺點後，RFMEMS開關必將在微波系統中獲得更大的發展。 現時，RFMEMS開關已應用於一些微波系統的前端電路、數位電容器組和移相網絡中。

4、微波電路的集總元件化

微帶電路的另一個趨勢是使用集總元件。 在過去，由於集總元件的尺寸與微波波長相當，囙此不能用於微波頻率。 隨著光刻和薄膜科技的發展，集總元件（電容器、電感器等）的尺寸大大减小，囙此J波段可以一直使用。 將集總元件與半導體器件以晶片的形式組裝在介質襯底上是微波集成電路的一種全新方法。 除了减小尺寸外，集總元件的另一個優點是，低頻電路中的一些非常有用的科技和優化科技現在可以直接用於微波領域。

5、微波電路的二維平面化

除了集總元件和一維傳輸線元件外，一些人還提出了用於微波電路的二維平面元件。 這種元件與帶狀線和微帶線相容，為微波電路的設計提供了一種非常有用的替代方案。

現時，實現二維平面電路的主要方法有3種：3元件結構、開放結構和空腔結構。 與帶狀線電路相比，它具有自由度大、輸入電阻低的優點。 與波導電路相比，它更易於分析和設計。 借助高速電腦强大的計算能力，它可以根據需要處理任何形狀。 分析了平面電路，大大提高了工作效率。 我相信在不久的將來，它的應用會越來越廣泛。

6、新一代話筒

新一代MIC可能是在電晶體襯底上的單片微波集成電路。 所使用的電晶體襯底是高電阻率矽、高電阻率砷化鎵和具有二氧化矽層的低電阻率矽。 有兩個科技難點。 第一個原因是，其中使用的各種微波半導體器件沒有通用的製造方法，第二個原因是無源分佈式組件（傳輸線段）需要大面積基板。 然而，最近的趨勢表明，砷化鎵工藝是微波單片集成電路的關鍵。 在千兆赫茲頻寬的類比放大器和千兆速率的數位積體電路中，砷化鎵金屬電晶體場效應電晶體（MESFET）將佔據主導地位。 無論是混合微波集成電路還是單片微波集成電路，其優點與低頻集成電路基本相同，即系統可靠性高，體積輕。 在需要大量標準化組件的情况下，這將最終導致成本降低。 與低頻集成電路一樣，MIC在擴大現有市場和開闢許多新用途方面具有巨大潜力，包括大量民用項目。

微波電路 正在以前所未有的速度發展。 隨著各種集成電路的普及發展, 微波電路一定會有一個光明的未來。 iPCB電路公司專業生產微波電路 印刷電路板. 如果你有任何問題, 請諮詢iPCB.