InP DHBT器件建模和電路設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線通信系統(tǒng)帶寬需求急劇增加，毫米波頻段可觀的頻譜資源顯得更加具有吸引力，也刺激了毫米波電路和系統(tǒng)框架的構(gòu)建與發(fā)展。InP工藝HBT以其具有的高效率和高線性度在毫米波收發(fā)系統(tǒng)中具有不可替代的地位。盡管還不適用于高密度數(shù)字集成電路邏輯模塊開(kāi)發(fā)，但這些器件本身具備產(chǎn)生和放大高頻信號(hào)的特性，對(duì)于先進(jìn)的毫米波電路以及毫米波通信應(yīng)用是非常理想的。準(zhǔn)確的表征器件高頻甚至毫米波特性是推動(dòng)毫米波電路設(shè)計(jì)的動(dòng)力。
　　在毫米波器件建模中，毫米波

2、器件的測(cè)試技術(shù)是非常大的挑戰(zhàn)，器件測(cè)試中需要同時(shí)使用直流和射頻測(cè)試，如何精確地量測(cè)器件毫米波特性具有深遠(yuǎn)的意義及影響。
　　本文針對(duì)InP工藝HBT進(jìn)行DC–220 GHz頻率范圍直流和小信號(hào)特性測(cè)試，直流特性和InP HBT散射參數(shù)在Cascade Microtech(Summit12000m)探針臺(tái)通過(guò)安捷倫直流電源4156和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀N5247A（上限70 GHz）、毫米波控制器N5262A、Farran科技提供FEV-

3、10-TR(75-110 GHz)，F(xiàn)EV-05-TR(140-220 GHz)系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀擴(kuò)頻模塊完成，在DC–220 GHz頻段完成HBT小信號(hào)建模。在小信號(hào)參數(shù)提取的基礎(chǔ)上，分析Agilent HBT大信號(hào)模型特點(diǎn)，并完成DC–67 GHz大信號(hào)建模,最終植入ADS軟件中進(jìn)行毫米波電路設(shè)計(jì)。
　　主要研究工作如下：
　　1)分析比較了常用的校準(zhǔn)方法SOLT、LRRM、LRM和TRL，相比較于SOLT以及LRM校準(zhǔn)

4、方法的缺點(diǎn)，LRRM在寬帶測(cè)試中具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，在Cascade Microtech's WinCal軟件中完成校準(zhǔn)過(guò)程。LRRM中的匹配標(biāo)準(zhǔn)件由其非理想性假設(shè)為電阻與電感串聯(lián)，比 LRM校準(zhǔn)更精確。
　　2)文章中給出了幾種常用的去嵌方法，分析并總結(jié)了各種方法對(duì)應(yīng)的差異，最后給出了常用的幾種去嵌算法結(jié)果對(duì)比，針對(duì)常用去嵌方法的局限，提出了適用于0.2–220 GHz頻段的去嵌方法。
　　3)利用LRRM校準(zhǔn)修正了矢量網(wǎng)絡(luò)

5、分析儀的誤差，結(jié)合開(kāi)路去嵌結(jié)構(gòu)的測(cè)試數(shù)據(jù)，在0.2-220 GHz頻段內(nèi)建立模型。為了準(zhǔn)確建立晶體管小信號(hào)模型，利用文中提出的新去嵌方法，對(duì)InP DHBT測(cè)試數(shù)據(jù)去嵌，進(jìn)而提取得到InP HBT模型參數(shù)，測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果吻合的非常好。
　　4）由HBT小信號(hào)模型，就可得到器件外部電阻，用于大信號(hào)模型參數(shù)提取中，最終，將所得到的大信號(hào)模型植入ADS仿真軟件中進(jìn)行毫米波電路設(shè)計(jì)，并分析了影響VCO相位噪聲的因素，在電路設(shè)計(jì)中采取措