[发明专利]TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端及其制备方法，属于移动通信技术领域。 

背景技术

第三代移动通信和新一代宽带移动通信的TD-SCDMA和WIMAX系统、以及TD-LTE系统均采用TDD模式，在基站系统中，发射通道功放（PA）到天线（ANT）和接收通道到天线（ANT）间由一个大功率开关（SW）来控制收发切换；接收通道的低噪声放大器放大天线从空中接收到的微弱信号，其噪声，非线性，匹配等性能对整个接收机至关重要。 

现代移动通信技术要求射频器件、模块向高选择性，低成本和小型化的方向发展。第三代第四代移动通信系统的发展，通信速率大大提高，对射频器件、模块在大功率和高集成度上提出了更高的要求。 

发明内容

本发明提出的是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端及其制备方法，其目的旨在1）满足TDD系统基站功放极大功率切换控制的工作条件，能安全可靠工作，并且保证整机的接收通道具有极低的噪声系数和更高的接收灵敏度；2）提高接收前端的集成度，在QFN6×6-40L标准封装中集成功率开关、驱动和低噪放芯片，降低成本，优化性能。 

本发明的技术解决方案：一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端，其结构是发射通道采用一个PIN二极管，接收支路采用两个PIN二极管及一个芯片电容作为开关元件构成串联开关电路；在接收支路后级连两个砷化镓低噪放芯片，构成整个接收通道；一个砷化镓开关芯片用于旁路第二级低噪放。其特征在于：在QFN6×6-40L标准封装内制作集开关、驱动和低噪放一体化的接收前端，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片以及砷化镓开关芯片分别粘接在QFN6×6-40L标准封装引线框中心金属衬底上；在氮化铝基板上分别粘接三个PIN二极管芯片、一个芯片电容构成收发开关切换电路，开关切换电路的驱动由集成硅驱动芯片实现。 

PIN二极管芯片、芯片电容、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片以及砷化镓开关芯片之间用金丝键合连接， PIN二极管芯片、芯片电容、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片以及砷化镓开关芯片与QFN6×6-40L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接。 

开关、驱动以及低噪放一体化接收前端的制备方法，包括以下步骤： 

1）在QFN6×6-40L标准封装引线框中心金属衬底上用银浆粘接氮化铝AlN基板、砷化镓低噪放芯片、砷化镓开关芯片以及硅驱动芯片；

2）在氮化铝AlN基板上用银浆粘接功率开关的三个PIN二极管芯片以及电容芯片；

3）PIN二极管芯片、电容芯片与氮化铝基板之间，PIN二极管芯片与QFN6×6-40L标准封装引线框管脚之间，氮化铝基板与QFN6×6-40L标准封装引线框管脚，砷化镓低噪放芯片、砷化镓开关芯片以及硅驱动芯片与QFN6×6-40L标准封装引线框管脚之间均通过键合金丝连接。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果： 

1）可在QFN6×6-40L标准封装内实现开关、驱动及低噪声一体化，并在射频连续波120W的大功率条件下能安全可靠工作。

2）满足了TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE系统基站功放大功率切换控制的要求；满足TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE频段接收通道的低噪声系数和增益要求，整个接收前端噪声系数可低至0.7dB，增益典型值达33 dB，具有更高的灵敏度以及集成度，成本低，性能优。 

3）接收通道中采用两级砷化镓低噪放芯片，具有第二级低噪放旁路功能，可根据输入信号的大小进行增益调节，在输入信号较大的应用场景下，通过增益调节增大后续电路的动态范围。旁路的同时第二级低噪放下电，减小旁路状态时的功耗。发射通道导通时，两极低噪放可同时下电，减小整个射频前端的功耗。 

4）本发明在QFN6×6-40L标准封装内实现开关、驱动以及低噪放一体化，较现有的接收前端模块，尺寸更小，产品通用性好，具有更好的规模化生产性，有效降低了产品本身的成本；集成度更高，有效减小使用方外围电路的尺寸，降低电路成本。 

5）本发明为超宽带接收前端，匹配电路均在外围完成，可通过不同的匹配电路应用于几百兆至几千兆的各种通信系统，具有良好的应用灵活性。