论文部分内容阅读
随着无线通信系统带宽需求急剧增加，毫米波频段可观的频谱资源显得更加具有吸引力，也刺激了毫米波电路和系统框架的构建与发展。InP工艺HBT以其具有的高效率和高线性度在毫米波收发系统中具有不可替代的地位。尽管还不适用于高密度数字集成电路逻辑模块开发，但这些器件本身具备产生和放大高频信号的特性，对于先进的毫米波电路以及毫米波通信应用是非常理想的。准确的表征器件高频甚至毫米波特性是推动毫米波电路设计的动力。 在毫米波器件建模中，毫米波器件的测试技术是非常大的挑战，器件测试中需要同时使用直流和射频测试，如何精确地量测器件毫米波特性具有深远的意义及影响。 本文针对InP工艺HBT进行DC–220 GHz频率范围直流和小信号特性测试，直流特性和InP HBT散射参数在Cascade Microtech(Summit12000m)探针台通过安捷伦直流电源4156和矢量网络分析仪N5247A（上限70 GHz）、毫米波控制器N5262A、Farran科技提供FEV-10-TR(75-110 GHz)，FEV-05-TR(140-220 GHz)系列矢量网络分析仪扩频模块完成，在DC–220 GHz频段完成HBT小信号建模。在小信号参数提取的基础上，分析Agilent HBT大信号模型特点，并完成DC–67 GHz大信号建模,最终植入ADS软件中进行毫米波电路设计。 主要研究工作如下： 1)分析比较了常用的校准方法SOLT、LRRM、LRM和TRL，相比较于SOLT以及LRM校准方法的缺点，LRRM在宽带测试中具有较明显的优势，在Cascade Microtechs WinCal软件中完成校准过程。LRRM中的匹配标准件由其非理想性假设为电阻与电感串联，比 LRM校准更精确。 2)文章中给出了几种常用的去嵌方法，分析并总结了各种方法对应的差异，最后给出了常用的几种去嵌算法结果对比，针对常用去嵌方法的局限，提出了适用于0.2–220 GHz频段的去嵌方法。 3)利用LRRM校准修正了矢量网络分析仪的误差，结合开路去嵌结构的测试数据，在0.2-220 GHz频段内建立模型。为了准确建立晶体管小信号模型，利用文中提出的新去嵌方法，对InP DHBT测试数据去嵌，进而提取得到InP HBT模型参数，测试数据和仿真结果吻合的非常好。 4）由HBT小信号模型，就可得到器件外部电阻，用于大信号模型参数提取中，最终，将所得到的大信号模型植入ADS仿真软件中进行毫米波电路设计，并分析了影响VCO相位噪声的因素，在电路设计中采取措施改善相位噪声。