基于傳遞函數(shù)的片上變壓器及HEMT器件建模.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，中低頻段分布越來越密集，迫使電路的工作頻段向更高的頻率發(fā)展。有源器件和無源器件結(jié)構(gòu)的不斷開發(fā)使它們的截止頻率已經(jīng)突破了100GHz，這使得毫米波段的集成電路的多樣化設(shè)計成為可能。另一方面，器件的建模對于毫米波集成電路的設(shè)計與仿真都至關(guān)重要，嚴重影響著芯片的成品率。然而，由于復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)，器件在毫米波波段中的電磁場分布極其復(fù)雜，致使毫米波應(yīng)用的器件寬帶高精度模型極難建立。這也間接限制了電路設(shè)計的進步。因此，寬帶、

2、高精度和高效的片上器件模型亟待開發(fā)。
　　 本文主要對片上變壓器和高電子遷移率晶體管(HMET)進行了模型相關(guān)的研究，分析器件的物理特性，分別建立了新的1-π寬帶模型和小信號封裝模型。通過傳遞函數(shù)的分析，利用向量擬合方法提出了更優(yōu)的、高效的參數(shù)提取方法。
　　 首先，本文闡述了建模的重要性，介紹了片上變壓器和HEMT建模的研究背景和現(xiàn)狀。對現(xiàn)有的幾類建模方法進行了分析，總結(jié)出行為描述與等效電路模型相結(jié)合的建模方法。接著介

3、紹了行為描述中常用到的傳遞函數(shù)有理近似方法，并詳細分析了向量擬合、矩匹配法等模型降階思想的優(yōu)缺點，并指出了向量擬合方法在模型降階中的優(yōu)勢，以及在傳遞函數(shù)近似中的靈活性。
　　 然后，根據(jù)片上變壓器的結(jié)構(gòu)特點，分析了經(jīng)典的1-π、2-π及T型等效電路模型的優(yōu)缺點，總結(jié)了它們的適用范圍。在深入理解器件高頻寄生效應(yīng)的基礎(chǔ)上，建立了基于傳遞函數(shù)的變壓器1-π模型。并應(yīng)用本文提到的向量擬合方法，在MATLAB中直接自動實現(xiàn)模型參數(shù)的提取，

4、體現(xiàn)出了提取的高效性。該模型在SMIC0.18um RF CMOS工藝的變壓器100GHz測試數(shù)據(jù)中得到了驗證，具有極好的寬帶高精度。
　　 最后，綜合已有的封裝HEMT小信號模型，提出了新的封裝小信號模型。針對冷FET S參數(shù)提取方法中存在的缺陷，根據(jù)傳遞函數(shù)近似的擬合思想，提出了新的參數(shù)提取方法。用向量擬合方法直接剝離外部參數(shù)，再提取內(nèi)部參數(shù)，實現(xiàn)了模型參數(shù)的直接自動提取。該模型及其提取方法在100GHz的GaAs測試數(shù)據(jù)得