采用100nm AlGaN/GaN HEMT工艺,以尺寸为90μm×8的GaN HEMT作为末级晶体管,研究可工作于Ku波段的功放MMIC末级四路合成电路。选择ADS Momentum作为仿真工具,设计两种末级合成电路,并提出一种改进幅度一致性的设计方法。对两种合成电路的各项指标进行比较,在14GHz~16GHz频段,簇丛式合成电路最大插损1.1d B,输出反射系数优于–18d B;Bus-bar总线合成电路最大插损0.9d B,输出反射系数优于–20d B。 面对器件及工艺进行简单介绍。1.1传输线在MMIC功放设计中多用微带线进行传输，损耗相对较大。微带传输线截面结构如图1所示，可以看出，微带线的介质层实际由多层材料构成，在仿真计算时其介电常数为等效值。传输线上额外累积加厚层，能够减小损耗，提高电流负载能力。当此微带传输线用于偏置电路时，根据工艺的电流承载参数，传输线要足够宽。1.2电容MIM（金属-绝缘体-金属）电容是MMIC中的基本器件。根据中间介质的不同，常见的MIM电容有两种：SiO2+SiNMIM电容和SiNMIM电容，它们的工艺截面如图2和图3所示。其中SiO2+SiNMIM电容的容值大约在几十飞法到几百飞法，SiNMIM电容的容值大约在几皮法到几十皮法本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name，使用时应根据范围和精度的不同合理选择。图2SiO2+SiNMIM电容截面图3SiNMIM电容截面工艺中有薄膜NiCr电阻和GaN有源电阻两种电阻，其中NiCr电阻最为常用，精度也较高，当需要高值电阻且对准确度要求不高时，可采用GaN电阻。图4NiCr电阻截面图5GaN电阻截地过孔接地过孔在MMIC电路中应用非常普遍，其截面如图6所示，图中的欧姆接触作为缓冲层将传输图1传输线截面Fi放大器中末级合成电路设计研究第38卷第3期线和接地层相连。接地过孔结构特殊，等效电路如图7所示。由于寄生电感和电阻的存在，导致过孔会影响放大器的工作状态，设计时要加以考虑。图6接地过孔截面图7接地过孔等效电路Fig级功率合成电路设计2.1片内功率合成电路设计原理除传统指标外，合成电路设计研究-数控滚圆机滚弧机倒角机张家港电动液压滚圆机滚弧机折弯机功放MMIC合成电路设计过程中还需要考虑以下三点：最佳负载点到输出终端50的阻抗匹配；末级晶体管的漏极直流偏置；结构尽量紧凑以减小电路尺寸。常见的电路结构主要有直接并联匹配、簇丛式匹配和Bus-bar总线合成结构三种。①直接并联匹配直接并联匹配合成电路结构如图8所示，它将多个有源器件平行排布，通过传输线直接相连进行合成，然后通过匹配电路将合成阻抗匹配到系统阻抗50。这种合成网络，结构比较简单，并联器件个数不受限制，将有源器件间距拉开，有利于散热。但是由于各支路传输线长度不同，造成传输信号存在相位差，并且公共节点阻抗很低，不利于宽带匹配，因此该电路结构只适用于低频段的窄带匹配[2]。图8直接并联匹配功率合成电路结构图9簇丛式匹配功率合成电路结构②簇丛式匹配图9为一个三级放大器的簇丛式功率合成电路结构图，每个晶体管均使用合并了阻抗匹配功能的输入和输出网络，既实现了阻抗匹配，又完成了功率合成与分配的功能。其中末级合成网络由两级组合成电路设计研究-数控滚圆机滚弧机倒角机张家港电动液压滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name