毫米波人體安檢儀開關(guān)芯片分析比較
發(fā)布時(shí)間:2020-04-16 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】民航局公布數(shù)據(jù)顯示,2019年中國(guó)民航完成運(yùn)輸旅客6.6億人次,同比增長(zhǎng)7.9%。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和未來人們出行需求的增加,我國(guó)航空業(yè)必將高速并持續(xù)增長(zhǎng)。由此可見,航空安全將成為保證我國(guó)航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。此次疫情,讓人們意識(shí)到無(wú)接觸安檢會(huì)成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。民航局稱,未來毫米波人體成像設(shè)備將逐步取代民用機(jī)場(chǎng)沿用26年的金屬探測(cè)門,旅客也將體驗(yàn)到更加安全、高效的人身安檢服務(wù)。
因此,毫米波安檢設(shè)備在民航領(lǐng)域有可能迎來大幅增長(zhǎng)。目前,市場(chǎng)上毫米波安檢設(shè)備的工作頻率主要集中在8mm頻段,一臺(tái)毫米波安檢設(shè)備往往由上百個(gè)收發(fā)通道組成,為了提高通道的復(fù)用率以達(dá)到降低成本的目的,安檢儀中需要使用大量的開關(guān)芯片。因此,開關(guān)芯片是毫米波安檢設(shè)備中的關(guān)鍵芯片,其性能、成本和批產(chǎn)的一致性對(duì)安檢設(shè)備有著至關(guān)重要的影響。
同方威視毫米波人體安檢儀
河北雄安太芯電子科技有限公司,致力于毫米波、太赫茲核心芯片的研發(fā),在毫米波開關(guān)芯片的研制上,投入了大量的人力及物力,成功研制出毫米波安檢開關(guān)系列化芯片。目前本公司有7款毫米波開關(guān)芯片,包含PIN開關(guān)芯片、FET開關(guān)芯片以及表貼式FET開關(guān)芯片。下面分別介紹各種開關(guān)的特點(diǎn):
TCC1906S是本公司研制的一款毫米波PIN開關(guān),其性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平(見表1),當(dāng)前毫米波安檢設(shè)備中使用的開關(guān)絕大部分是這種類型開關(guān)。PIN開關(guān)最大的優(yōu)點(diǎn)是具有較小的損耗,但缺點(diǎn)也十分明顯:
1. 開關(guān)芯片在裝配時(shí),需要添加額外的偏置電路,因此需要大量的金絲鍵合以及電容、電感等元器件,使芯片的裝配成本大幅提升,并且裝架鍵合工藝復(fù)雜,生產(chǎn)效率不高。
2. 金絲鍵合工藝的一致性較差,導(dǎo)致安檢儀通道間的一致性差。
3. PIN開關(guān)存在一定功耗,而安檢設(shè)備中需要大量的開關(guān),因此開關(guān)的總功耗不可忽略。
針對(duì)目前PIN開關(guān)存在的問題,公司采取了兩步關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng)新:
第一步:開關(guān)工藝由PIN工藝改進(jìn)為低損耗的FET工藝,這使得開關(guān)不再需要額外添加偏置電路,同時(shí)FET開關(guān)零功耗,降低了成本,減小功耗。
第二步:將FET開關(guān)裸芯片進(jìn)行封裝,實(shí)現(xiàn)開關(guān)表貼裝配,大大降低了整機(jī)裝配難度,提升了生產(chǎn)效率,同時(shí)裝配的一致性也得以顯著提升。
通過以上兩個(gè)步驟,本公司實(shí)現(xiàn)了FET開關(guān)的表貼式封裝,解決了目前PIN開關(guān)存在的問題,具有以下三大優(yōu)勢(shì):
● 免鍵合:芯片無(wú)需金絲鍵合和外置偏置電路,著重解決了芯片裸片需要多次鍵合帶來的批量裝配困難、批次生產(chǎn)一致性差的問題,該表貼開關(guān)芯片采用標(biāo)準(zhǔn)表貼工藝即可,裝配簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好,易于量產(chǎn)。
● 零功耗:采用FET工藝,開關(guān)無(wú)功耗。
● 綜合成本低:封裝開關(guān)價(jià)格上雖比裸芯片貴一些,但其無(wú)需外加偏置電路,如電容、電感等,裝配十分簡(jiǎn)易,無(wú)需鍵合,大幅降低裝配成本,因此其綜合成本是顯著降低的。
到這里,有些朋友可能還存在一個(gè)疑問,上面的表貼開關(guān)確實(shí)解決了目前PIN開關(guān)存在的很多問題,但唯一不足的是損耗略微增大了一些,大概1dB左右。其實(shí)這個(gè)問題大可不必?fù)?dān)心,因?yàn)樵?mm頻段,功率源是非常成熟的,我們只需將源的輸出功率增大一些,就可以完全彌補(bǔ)開關(guān)的損耗,這實(shí)現(xiàn)起來是輕而易舉的,這樣我們通過極小的代價(jià)解決了目前毫米波安檢開關(guān)使用中諸多棘手的問題,何樂而不為呢?
下面我們以TCS1952S為例,TCS1952S是一款Ka波段單刀四擲開關(guān)芯片,頻率范圍覆蓋20GHz~32GHz,插入損耗典型值為2.2dB,隔離度大于28dB,射頻輸入P1dB為20dBm。芯片采用先進(jìn)的塑封工藝,通過球柵陣列(BGA)的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸,互聯(lián)密度高、體積小、重量輕、裝配簡(jiǎn)單、無(wú)需鍵合,適用于SMT表貼工藝。
在片測(cè)試曲線(TA=+25℃)
Freq_input=15~40GHz,
Pwr_input=-15dBm;
插入損耗、回波損耗均為對(duì)應(yīng)端口開態(tài)時(shí)的測(cè)試曲線。
建議裝配圖如下所示:
然后我們?cè)賮砜纯碩CS1953S,TCS1953S 是一款 Q 波段單刀四擲開關(guān)芯片,頻率范圍覆蓋32GHz~40GHz,插入損耗典型值為2.8dB,隔離度大于28dB,射頻輸入P1dB為20dBm。芯片采用先進(jìn)的塑封工藝,通過球柵陣列(BGA)的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸,互聯(lián)密度高、體積小、重量輕、裝配簡(jiǎn)單、無(wú)需鍵合,適用于SMT表貼工藝。
在片測(cè)試曲線(TA=+25℃)
Freq_Input=25GHz~45GHz,
Pwr_Input=-15dBm;
插入損耗、回波損耗均為對(duì)應(yīng)端口開態(tài)時(shí)的測(cè)試曲線
建議裝配圖如下所示:
因此,本公司所研制的開關(guān)芯片與市場(chǎng)的契合度極高,有望提升毫米波安檢設(shè)備的批產(chǎn)一致性、提高產(chǎn)能、降低成本,從而提高設(shè)備的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。作為芯片的研制單位,我們堅(jiān)持為整機(jī)用戶提供低成本、高可靠和方便好用的產(chǎn)品,同整機(jī)用戶一起為推動(dòng)新型人體安檢設(shè)備的實(shí)用化進(jìn)程貢獻(xiàn)我們微薄的力量。
來源:太芯科技
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