微波毫米波單片集成電路綜述論文

1、微波毫米波單片集成電路綜述論文 微波毫米波單片集成電路綜述論文摘要 摘要微波集成電路（Microwave Integrated Circuit 縮寫為 MIC）是工作在微波波段和毫米波波段即 30GHz～300GHz 頻率范圍，由微波無源元件、有源器件、傳輸線和互連線集成在一個基片上，具有某種功能的電路。微波集成電路起始于 20 世紀 50年代。微波電路技術由同軸線、波導元件及其組成的系統(tǒng)轉向平面型電路的一個重要原因，是微波固態(tài)器件的發(fā)

2、展。60～70 年代采用氧化鋁基片和厚膜薄膜工藝；80 年代開始有單片集成電路。微波集成電路大致可以分為兩種電路：混合微波集成電路和單片微波集成電路?；旌衔⒉呻娐肥怯煤衲ぜ夹g或薄膜技術將各種微波功能電路制作在適合傳輸微波信號的介質(zhì)(如高氧化鋁瓷、藍寶石、石英等)上，再將分立有源元件安裝在相應位置上組成微波集成電路。這種電路的特點是根據(jù)微波整機的要求和微波波段的劃分進行設計和制造，所用集成電路多是專用的。常用的混合微波集成電路有微帶混

3、頻器、微波低噪聲放大器、功率放大器、倍頻器、相控陣單元等各種寬帶微波電路。單片微波集成電路（Monolithic Microwave Integrated Circuit 縮寫為 MMIC）則是將微波功能電路用半導體工藝制作在砷化鎵或其他半導體芯片上的集成電路。這種電路的設計主要圍繞微波信號的產(chǎn)生、放大、控制和信息處理等功能進行，大部分電路都是根據(jù)不同整機的要求和微波頻段的特點設計的，專用性很強。在這類器件中，作為反饋和直流偏置元件的各

4、個電阻器都采用具有高頻特性的薄膜電阻，并且與各有源器件一起封裝在一個芯片上，這使得各零件之間幾乎無連線，從而使電路的感抗降至最低，且分布電容也極小，因而可用在工作頻率和頻寬都很高的MMIC 放大器中。目前，MMIC 的工作頻率已可做到 40GHz，頻寬也已達到 15GHz，因而可廣泛應用于通信和 GPS, 等各類設備的射頻、中頻和本振電路中。分。內(nèi)核部分采用精簡模型，添加的外部參量用于表征因高頻而產(chǎn)生的寄生參數(shù)。CMOS 晶體管的參數(shù)提

5、取方法有以下三種：1.利用 Agilent IC-CAP 從測量數(shù)據(jù)中直接提取參數(shù)。直接利用測量數(shù)據(jù)提取參數(shù)可以獲得較好的精度，但是這種方法的缺點在于需要事先進行晶體管版圖設計、流片和測試。2.利用器件仿真軟件提取參數(shù)。利用二維的工藝和器件仿真不僅可以解決測試可能帶來的一定誤差，而且提取的參數(shù)精度也較高，從而很好地彌補了直接利用測量數(shù)據(jù)提取參數(shù)這一方法的不足之處。3.利用電磁場仿真提取參數(shù)。該方法通過晶體管的版圖設計，利用 Agilen

6、t ADS Momentum 進行電磁仿真提取參數(shù)，獲得了較好的精度，但偏置條件受限制。由于以上所述的三種方法各有利弊，所以到目前為止，還沒有出現(xiàn)一種統(tǒng)一、簡單和有效的毫米波 CMOS 晶體管模型參數(shù)提取的方法。因此，CMOS 晶體管建模還待進一步深入研究。二、傳輸線建模傳輸線建模對于毫米波 CMOs 集成電路設計是非常重要的。在毫米波頻段，用于構成匹配網(wǎng)絡和諧振回路的電抗元件的值變得非常小，比如電感值的大小在毫米波頻段大約只在幾十到幾

7、百 pH 這樣一個量級，因而在 Si 基上實現(xiàn)既具有高 p值又具有高精密度的電感就變得非常困難。表征傳輸線特性的模型參量主要有：特性阻抗、有效介電常數(shù)、衰減常數(shù)和損耗角。模型參數(shù)可以通過實際測量或者仿真軟件(比如 ADS 和 AnsoftHFss)來提取。Carchon 等人提出了一種新的基于定向設計測量的建模方法，根據(jù)這種方法設計出的最終模型可以方便地在商業(yè)設計軟件中實現(xiàn)。Yang 等人在 2005 年設計實現(xiàn)了以集總元件構成的 RL