MMIC学习手册的教案

MMIC学习手册的教案第1页/共69页dB，dBm，dBi，dBd，dBcdb是一个纯计数单位。对于功率，dB=10lg（A/B），对于电流或者电压，db=20lg（A/B）。一般来说，db和db之间只有减运算，没有乘除运算。比如dbm减去dbm，得到的结果的单位是db，表示的是两个功率之间的比值，很常见的是信号功率减去噪声功率，得到的是信噪比（SNR）。第2页/共69页dbm：是一个考征功率绝对值的值，计算为10lg（功率值/1mw）。比如1mw的发射功率，10*lg（1mw/1mw）=0dbm.40W的发射功率10lg(40w/1mw)=10lg(4*10000)=40+10lg4=46dbm.经验算法：左边+10，右边*10;左边+3，右边*2.0+10dbm=1mw*10.20dbm=1mw*10*10.30dbm=1mw*10*10*10.-50dbm=0dbm-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw.另外：+3db=*2；

+1db=*1.25+2db=*1.6+4db=*2.5+6db=*4+7db=*5注意，经验的优先度的计算中，10db第一，6db，3db第二，4db第三。1db的话最好少用，近似度太低了。第3页/共69页dbi和dbd是考征增益的值（功率增益）。两者都是一个相对值，但是考征基准不一样。Dbi考征的基准为全方向性天线，dbd的考征基准为偶极子，两者略有不同，一般地我们经验性认为，考征同一个增益，dbi考征出来的要比dbd考证出来的大2.15。比如说GSM900天线增益可以为13dbd（15.15dbi），GSM1800天线增益可以为15dbd（17.15dbi）。小数点后面的值有时候忽略。dbc：也是用来表示功率的相对单位，与db计算一样。一般地是用来度量与载波（carrier）功率的相对值。如用来度量干扰—同频干扰，互调干扰，交调干扰，带外干扰，以及耦合，杂散等相对值。用在dbc的地方，原则上也可以用db代替。第4页/共69页MMIC基础知识射频波段：300MHz~3GHz.UHF(特高频)微波段：3GHz~30GHz.SHF(超高频)毫米波段：30GHz~300GHz.EHF(极高频)亚毫米波段：300GHz~3000GHz.THzMMIC的设计思想：从传统的以“掺杂工程”为基础的理论变为以“调节”化合物中个元素成分而改变其能带结构的“能带工程”原理。MMIC的工作频率：1GHz~100GHz单片射频微波集成电路（RFIC/MMIC）是将各种有源或者无源元件制作在同一片半导体基片上的射频微波电路。第5页/共69页HMIC：由有源或者无源元件，通过焊接或者环氧树脂导电胶粘接的方式集成在同一基片上的微波电路（包括微波波导立体电路）。工作频率1GHz~100GHz。半导体材料的发展：第一代：Si，Ge单晶半导体材料。第二代：GaAs/InP/SiGe等多元化合物半导体材料第三代：GaN/SiC等高温快带息半导体材料。加工工艺的发展：照相印刷术，分子束印刷术的发展。MBE:分子束外延。MOCVD：金属-有机化学-气相-沉淀第6页/共69页微波基础第7页/共69页第8页/共69页MMIC设计方法“全晶体管”技术集总元件技术分布式技术微带传输线，共面波导（CPW），MEMS传输线等“全晶体管”技术使用有源器件实现偏执，匹配，滤波等功能的MMIC。特点：高集成、高密封度高直流功耗噪声性能差第9页/共69页集总元件式MMIC使用螺旋电感、叠片式电容、电阻等集总元件实现偏置、匹配、滤波等功能的MMIC。特点：高集成/封装密度低直流功耗噪声性能好分布式MMIC使用微带线、共勉波导（CPW）、MEMS线等传输线元件实现偏置、匹配、滤波等功能的MMIC特点：高工作频率频率低时尺寸大传输线损耗大时噪声性能差第10页/共69页多芯片模块（MCM）技术将系统分解为众多单元功能部件，用最好的元件与方法实现最好性能的分部件，然后通过互联线，偏置电路，滤波器等其他无源元器件，甚至包括平面天线，把这些芯片集成为一个独立功能模块的方法。使用薄膜沉积技术的MCM-D技术使用共烧多层陶器基片技术的MCM-C技术使用层压结构技术的MCM-L技术第11页/共69页MCM-D技术：通过常规旋转、沉积和光刻法程序制造出多层无源元件以及小特征尺寸互联线，把多个单功能芯片或器件集成为一个独立功能模块的方法。使用合适的材料，MCM-D技术将提供最好的器件性能，最适合倒装芯片的装配工艺。MCM-L技术：使用照相平板印刷发去确定金属层图案，通过薄化层压后继层实现多层结构，采用机械、钻孔和刳钻，或者激光切割和微通道加工方式成形通孔实现多个单功能芯片或者器件集成为一个独立功能模块的方法。主要优势在于其能加工处理很大的电路板（18*24），制造成本十分低廉。MCM-C技术：使用条型或者黏土形式未烧制（“绿”），的陶瓷材料，在多层条带上或多层丝网状黏土上构建多层模块，然后将这些层重叠在一起，并一同共烧而成得到独立功能模块的方法。第12页/共69页应用于MMIC的主要有源元件GaAs金属半导体场效应管（GaAsMESFET）砷化镓髙电子迁移率晶体管（包括常规型和赝同品型）（GaAsHEMT/HFET/PHEMT）砷化镓异质结双极晶体管（GaAsHBT）硅双极晶体管（SiBJT）锗硅异质结双极晶体管（SiGeHBT）硅互补金属氧化物半导体器件（SiCMOS）硅锗硅互补金属氧化物半导体器件（SiBICMOS）磷化铟髙电子迁移率晶体管（InPHEMT）磷化铟异质结双极晶体管（InPHBT）硅双垂直沟道金属氧化物半导体场（LDMOS）氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNHEMT)碳化硅金属半导体场效应管(SiCMESFET)碰撞雪崩及度越时间二极管、PIN二极管\RTD二极管\耿氏二极管、肖特基二极管等（IMPATT\PIN\RTD、GUNN、Schottkydiodes）第13页/共69页GaAsMESFET第14页/共69页第15页/共69页第16页/共69页第17页/共69页第18页/共69页第19页/共69页第20页/共69页第21页/共69页第22页/共69页第23页/共69页第24页/共69页第25页/共69页第26页/共69页第27页/共69页第28页/共69页第29页/共69页第30页/共69页第31页/共69页第32页/共69页第33页/共69页第34页/共69页第35页/共69页HBT第36页/共69页第37页/共69页第38页/共69页第39页/共69页第40页/共69页第41页/共69页第42页/共69页第43页/共69页第44页/共69页第45页/共69页电路设计学习第46页/共69页第47页/共69页第48页/共69页第49页/共69页第50页/共69页第51页/共69页第52页/共69页第53页/共69页第54页/共69页第55页/共69页第56页/共69页第57页/共69页第58页