HPA MMIC设计中最难的部分 2008-07-01
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当然就是匹配网络了。首先看看在HPA MMIC中,匹配网络的作用:
Present the optimum source and load impedances to the transistors;
Divide or combine the RF power;
For the input and interstage-matching network, realise a frequency dependent loss;
Supply the DC bias to the transistors;
Enhance the stability of the amplifiers.
这最基本的五条,看似简单,但是任意一条拿出来都可以说上一大堆Design Options,比如DC Bias:在MMIC中首先要根据电流大小及金属的最大可承受电流密度,计算其宽度下限,然后再选定宽度的基础上取其长度,使其完成射频扼流及器件输出阻抗的虚部补偿;当考虑到版图布局的时候,还要仔细选择Bias Stub的位置和形状等等。总而言之,匹配网络的设计是PA设计中最纷繁复杂而又最最重要的部分。那么简要说明一下HPA MMIC中匹配网络设计的程序及一些注意事项:
一定要首先从输出匹配网络开始,而且要花最大精力保证输出匹配良好--这点非常重要。根据load-pull测试的数据以及HPA末级并联的器件数目,首先设计DC Bias部分将匹配网络的原阻抗转换为实阻(中心频率处),然后利用对称性及N端口网络与2端口网络的互换特性设计多级匹配,具体的形式可以根据实际情况确定:L型低通、L型高通、Pi型以及分布式匹配等等;
如果说输出匹配是重点,那么级间匹配就是难点了,它所需要完成的任务最多,涉及的方面也最多:虚部吸收、DC Block、Power Divider等等,太复杂了就不详细说了;
输入匹配相对比较好解决,有了前面输出匹配网络和级间匹配网络的完成,相信输入匹配不在话下了:DC Block、Power Divider、稳定网络。
稳定性的分析比较复杂,HPA中的振荡大概可以分为四类:环路振荡、低频振荡、奇模振荡和参量振荡,每一种振荡的机理都各不相同,当然解决办法也就各异。通常可以采用的解决方案包括:RC并联网络(低频振荡、环路振荡、参量振荡)、并联电阻(奇模振荡)、片上及片外Large Decoupling(低频振荡)等等。
另外简单说一下关于热稳定性的设计考量。小于1GHz的PA,热设计主要在片外进行;大于30GHz的PA,则一般不需要考虑热设计;1~30GHz的PA MMIC,则要仔细研究一下热稳定性:电流增益崩塌、thermal runaway等。器件间距及镇流电阻是解决方案的方向,以及工艺上的热分流结构及热沉。
先简略说这么多,日后在详细总结报告之。
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从硬盘的角落里翻出一张照片,去年组织去妙峰山:
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青春就像是卫生纸,看着挺多的,用着用着就没有了。
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北京的这个夏天,天天下雨,真是凉快。
