InP DHBT器件建模和電路設計.pdf

1、隨著無線通信系統(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發(fā)，但這些器件本身具備產生和放大高頻信號的特性，對于先進的毫米波電路以及毫米波通信應用是非常理想的。準確的表征器件高頻甚至毫米波特性是推動毫米波電路設計的動力。
　　在毫米波器件建模中，毫米波

2、器件的測試技術是非常大的挑戰(zhàn)，器件測試中需要同時使用直流和射頻測試，如何精確地量測器件毫米波特性具有深遠的意義及影響。
　　本文針對InP工藝HBT進行DC–220 GHz頻率范圍直流和小信號特性測試，直流特性和InP HBT散射參數(shù)在Cascade Microtech(Summit12000m)探針臺通過安捷倫直流電源4156和矢量網絡分析儀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)系列矢量網絡分析儀擴頻模塊完成，在DC–220 GHz頻段完成HBT小信號建模。在小信號參數(shù)提取的基礎上，分析Agilent HBT大信號模型特點，并完成DC–67 GHz大信號建模,最終植入ADS軟件中進行毫米波電路設計。
　　主要研究工作如下：
　　1)分析比較了常用的校準方法SOLT、LRRM、LRM和TRL，相比較于SOLT以及LRM校準

4、方法的缺點，LRRM在寬帶測試中具有較明顯的優(yōu)勢，在Cascade Microtech's WinCal軟件中完成校準過程。LRRM中的匹配標準件由其非理想性假設為電阻與電感串聯(lián)，比 LRM校準更精確。
　　2)文章中給出了幾種常用的去嵌方法，分析并總結了各種方法對應的差異，最后給出了常用的幾種去嵌算法結果對比，針對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校準修正了矢量網絡

5、分析儀的誤差，結合開路去嵌結構的測試數(shù)據，在0.2-220 GHz頻段內建立模型。為了準確建立晶體管小信號模型，利用文中提出的新去嵌方法，對InP DHBT測試數(shù)據去嵌，進而提取得到InP HBT模型參數(shù)，測試數(shù)據和仿真結果吻合的非常好。
　　4）由HBT小信號模型，就可得到器件外部電阻，用于大信號模型參數(shù)提取中，最終，將所得到的大信號模型植入ADS仿真軟件中進行毫米波電路設計，并分析了影響VCO相位噪聲的因素，在電路設計中采取措