微波有源電路第1頁/共62頁有源放大電路場效應晶體管特性小信號放大器設計非線性特性放大器與收發(fā)單元實例MMIC電路的實際應用第2頁/共62頁場效應晶體管特性

MESFET與MOSFET比較類似，只是MOS管調(diào)制的是溝道電流，MESFET是通過電壓調(diào)制柵下耗盡層的形狀和厚度達到對源漏電流動控制。第3頁/共62頁場效應晶體管特性

兩個導電電極之間用一個控制電極（柵極）分開一定距離。該控制柵極（稱做柵極）相對于源極為負偏置的，因而，對試圖從源極流向漏極的電子呈現(xiàn)一個減速勢壘。場效應晶體管公取決于一種形式的電荷載流子流通，因此被稱做“單極的”。第4頁/共62頁場效應晶體管特性

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導電溝道通過設置在半導體上且相隔一段距離的兩個歐姆接觸（稱做源極和漏極）與外電路相連接。柵極由放在這兩個歐姆接觸之間的一個整流（肖特基）接觸構(gòu)成。導電溝道是很薄的，一般約為0.1～0.3μm，因此，肖特基接觸（柵極）下面形成的耗盡區(qū)可以有效地控制該薄層內(nèi)電流的流動。這種器件作用如同一個壓按開關(guān)，有極高的調(diào)制速率。第6頁/共62頁無柵極器件當漏極電位增大時，就有電流流通如A區(qū)所示。該電流電壓特性是線性的，且直接遵循制造該器件用的半導體的速度-電場特性。當漏極-源極電壓增到內(nèi)部電場達到飽和時，就出現(xiàn)性能偏離線性范圍（B區(qū)）。場效應晶體管特性

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第17頁/共62頁晶體管的非線性特性GaAs大信號模型第18頁/共62頁晶體管的非線性特性第19頁/共62頁晶體管的非線性特性第20頁/共62頁晶體管的非線性特性第21頁/共62頁第22頁/共62頁第23頁/共62頁第24頁/共62頁第25頁/共62頁小信號放大器設計第26頁/共62頁小信號放大器設計第27頁/共62頁小信號放大器設計第28頁/共62頁小信號放大器設計第29頁/共62頁小信號放大器設計第30頁/共62頁小信號放大器設計FLL107ME第31頁/共62頁小信號放大器設計FHC40LG第32頁/共62頁小信號放大器設計第33頁/共62頁小信號放大器設計設計過程(1)確定目標函數(shù)(2)選擇合適的管芯和拓撲(3)進行小信號分析(4)制版(5)測試第34頁/共62頁小信號放大器設計第35頁/共62頁MMIC放大器GaAs由于電子遷移率較高、工作溫度范圍大、微波傳輸性能好，所以使得MMIC具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。得到了廣泛的應用。是目前使用的最廣泛的微波半導體材料。第36頁/共62頁GaAsGaAs由于電子遷移率較高、工作溫度范圍大、微波傳輸性能好，所以使得MMIC具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。得到了廣泛的應用。是目前使用的最廣泛的微波半導體材料。第37頁/共62頁GaNGaN是一種寬帶隙的半導體材料，具有優(yōu)異的物理和化學性質(zhì)，如大的熱導率和介電常數(shù)，高的電子飽和速率和化學穩(wěn)定性，因此有望制成在高溫、高輻射等惡劣條件下工作的半導體器件。近年來由于半導體薄膜生長技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能在藍寶石、SiC及Si上生長出高質(zhì)量的GaN薄膜，并用于制備大功率微波器件、高溫電子器件、探測器件和發(fā)光器件。第38頁/共62頁InPInP與GaAs相比，擊穿電場、熱導率、電子平均速度更高，而且在異質(zhì)結(jié)InAlAs/InGaAs界面處存在較大的導帶不連續(xù)性、二維電子氣密度大、溝道中電子遷移率高等優(yōu)點，決定了InP基器件在化合物半導體器件中的地位。目前InPHEMT已經(jīng)成為毫米波高端應用的支柱產(chǎn)品，器件的特征頻率ft達到340GHz，InPHBT有望在大功率、低電壓等方面開拓應用市場。第39頁/共62頁MMIC的設計MMIC設計周期長、成本高

，精確設計十分重要，也具有一定的難度從成本分析，設計成本是MMIC產(chǎn)品開發(fā)中最昂貴的部分。因為MMIC研制過程中一輪的成本至少包括：電路設計費、版圖設計費、光刻版加工費、實驗投片流程費和芯片測試費等五部分。MMIC電路精確設計的難度

（1）GaAs襯底的相對非理想性；（2）化合物半導體工藝的相對獨立性。第40頁/共62頁MMIC放大器的設計(1)確定目標函數(shù)(2)選擇合適的管芯和拓撲(3)進行小信號分析(4)大信號分析(5)電磁場分析(6)成品率分析(7)繪制版圖(8)DRC(9)流片(10)測試第41頁/共62頁版圖設計（1）根據(jù)模型元器件結(jié)構(gòu)采用相應的版圖結(jié)構(gòu)；（2）在版圖中要用寬松的工藝容差；（3）考慮最小芯片面積原則和抑制RF寄生耦合相結(jié)合（4）可靠性設計原則。第42頁/共62頁MMIC放大器的設計TGA1171-SCC版圖第43頁/共62頁MMIC放大器的設計TGA1171-SCC芯片第44頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例第45頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例38GTX第46頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例38GRX第47頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例KuBandPower第48頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例PowerModule第49頁/共62頁放大器與收發(fā)單元實例CBandInterFET第50頁/共62頁MMIC電路的實際應用相控陣雷達第51頁/共62頁第52頁/共62頁第53頁/共62頁第54頁/共62頁WiMAXBaseStation第55頁/共62頁雷達功放模塊方框圖至控制面板11Pout高功率環(huán)行器定向耦合器驅(qū)動放大器放大器放大器放大器放大器功率及故障檢測功率放大器組件過熱保護裝置2233441/4功率分配器1/4功率合成器Pinoo第56頁/共62頁雷達發(fā)射機框圖發(fā)射機框圖Pout脈沖保護電路前級放大器定向耦合器高功率環(huán)行器功率放大器組件NO.16功率放大器組件NO.1111616-60dB1/16功率分配器16/1