3毫米波振荡器的设计

论文摘要

微波振荡器是雷达、通信、电子对抗等微波系统中最基本的组成部件,其作用是将直流功率转变成射频功率。随着三端器件的发展,相对于毫米波二端器件振荡器而言,毫米波三端器件振荡器具有工作频带宽、效率高、工作稳定和集成度好等优点,特别是用PHEMT和HBT器件制作的振荡器,具有更低的噪声,更大的动态范围,更好的集成度,可以工作在更高的频段,所以固态器件毫米波振荡器已逐步向三端器件振荡器发展。本文主要是在国内首次用化合物磷化铟(InP)完成单管工艺流片的实现,通过外推法测试得到截止频率为220GHz,提出在InP晶体管上搭建振荡器电路的方案,并进行了电路仿真设计,版图制作等。本文是根据对InP PHEMT流片成功,针对973项目的演示性实验,在InP PHEMT有源器件上,搭建振荡器电路。此电路采用负阻型振荡器,采用共源极电路拓扑结构,用一个简单的T型结构作为反馈回路,采用并联谐振的方案进行振荡器的谐振分析,使振荡器在设定的中心频率起振。鉴于工艺设备有一定的局限性,因而全部采用共面波导作为传输线。利用有源器件的小信号S参数达到起振和振荡平衡条件,调谐电路并作具体的优化。本文还简要介绍InP PHEMT单管的工艺制作流程及分析。依照前期的理论分析,文中对振荡器进行了仿真设计与版图绘制,实现在94GHz的单频点上的振荡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 INP器件及电路的现状、研究意义
• 1.2 INP HEMT器件的发展历程
• 1.3 振荡器的应用及发展状况
• 第二章 HEMT器件原理及其特性研究
• 2.1 异质结及其能带结构分析
• 2.2 HEMT器件原理
• 2.3 HEMT器件电荷模型
• 2.4 HEMT外延层结构
• 2.5 INGAAS沟道的输运特性
• 2.6 HEMT的电流-电压（I-V）特性
• 2.7 HEMT器件交流特性
• 2.8 电荷控制和转移特性
• 第三章 INP HEMT的流片工艺
• 3.1 实验步骤
• 3.2 测试结果曲线
• 3.3 流片小结
• 第四章 振荡器的理论及分类
• 4.1 概述
• 4.2 振荡器的基本原理
• 4.3 反馈型振荡器的基本原理
• 4.4 负阻型振荡器的基本原理
• 第五章 振荡器的电路设计及结果
• 5.1 振荡器的电路结构
• 5.2 电路结构设计方法
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献