GaAs PHEMT非線性模型及毫米波功放單片研究.pdf

1、微電子技術(shù)的高速發(fā)展和軍事需求是推動微波單片集成電路(MMIC)向前發(fā)展的主要力量，MMIC可廣泛應(yīng)用于制導(dǎo)、雷達和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中必將發(fā)揮越來越重要的作用。異質(zhì)結(jié)高電子遷移率器件的出現(xiàn)給GaAs MMIC的發(fā)展注入了新的活力，贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)具有優(yōu)異的高頻特性、功率特性和低噪聲特性，使其成為現(xiàn)今微波單片集成電路發(fā)展中最具應(yīng)用前景的器件之一。PHEMT器件的非線性模型在微波單片集成電路設(shè)計中

2、起著至關(guān)重要的作用，并且在電路設(shè)計和工藝設(shè)計之間發(fā)揮了橋梁的作用，能夠提高電路設(shè)計的準確性，減少工藝反復(fù)，降低產(chǎn)品成本，縮短研制周期。論文的重點在于GaAs PHEMT器件非線性模型的研究和毫米波單片功率放大器的設(shè)計，具體研究內(nèi)容如下： 1．針對微波單片集成電路中主要的無源元件(方螺旋電感和MIM電容)等效電路模型進行深入研究，并詳細地給出等效電路模型中每個參數(shù)的物理解析表達式。提出了考慮頻率對螺旋電感等效電路模型中自感及反饋電

3、容影響新的計算公式。 2．從PHEMT的物理結(jié)構(gòu)和實際工藝出發(fā)，建立PHEMT器件的非線性等效電路模型。對PHEMT的電流模型(包括漏電流模型和反映器件正向?qū)ㄌ匦缘臇烹娏髂Ｐ?和非線性電容模型進行深入研究；在測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對等效電路模型的寄生參數(shù)和本征參數(shù)的提取方法進行詳細的闡述。提出能夠準確模擬PHEMT漏源電流溫度特性的改進的電流模型方程。并成功地將改進模型寫入ADS的符號定義器件來模擬PHEMT的微波特性。實驗結(jié)果表

4、明論文提出的非線性等效電路模型能夠準確地模擬PHEMT器件的小信號S參數(shù)和電流電壓特性。 3．為驗證本文提出的非線性等效電路模型及提取方法的準確性，設(shè)計、加工了Ka頻段單片功率放大器，測試結(jié)果與仿真結(jié)果能夠較好地吻合。并對功放電路中關(guān)鍵部分對整個單片性能的影響進行了研究和分析。結(jié)果證明論文提出的非線性等效電路模型及提取方法是可行的、準確的。 4．對遺傳算法的基本概念和操作算子作了詳細的闡述，將遺傳算法成功地應(yīng)用在非線性等