太赫茲技術在超高速通信、雷達探測、安全檢查、生物技術領域有廣闊的應用前景,逐漸成為國際電子技術研究的熱點方向。固態(tài)太赫茲技術具有輕量化,小型化,多功能,軍民兩用并且民用前景廣闊等優(yōu)勢,其技術研究起步較晚,還有很多需要研究突破的技術問題,太赫茲單片放大技術便是其中一個重點科研方向。本文針對太赫茲單片放大技術的關鍵問題進行研究,主要研究內容圍繞磷化銦異質結雙極型晶體管(InP HBT)建模和太赫茲單片放大電路(TMIC PA)的研制進行。太赫茲單片放大技術的難點,首先是如何充分利用固態(tài)器件在太赫茲頻段有限的增益和輸出功率,這要求電路設計時,必須有高精度器件模型作為支撐。所以本文的研究首先從太赫茲器件建模開始,通過開發(fā)新型并且具有實用能力的太赫茲器件模型,支撐后續(xù)太赫茲單片放大電路的設計。文中設計和流片測試了多款基于我國自主InP HBT工藝線的太赫茲單片放大器,總結并改進了太赫茲放大電路設計方法。之后還進行了單片放大器的模塊化實驗,進一步完善了本文的太赫茲器件模型和單片電路研究體系。本文主要研究內容包括:(1)InP HBT色散電極間寄生參數研究。在低頻器件模型中較少考慮電極間寄生參數,但...

【文章頁數】：167 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 太赫茲技術發(fā)展
        1.1.2 固態(tài)太赫茲技術
    1.2 高頻InP HBT器件模型研究進展
        1.2.1 小信號模型進展
        1.2.2 大信號模型進展
    1.3 太赫茲InP HBT單片放大電路研究進展
    1.4 本文的研究內容和章節(jié)安排
第二章 InP HBT器件基本原理及其高頻測試方法
    2.1 引言
    2.2 HBT器件基本工作原理
    2.3 國產太赫茲InP DHBT器件
    2.4 太赫茲器件測試與校準
    2.5 本章小結
第三章 太赫茲InP HBT電極間寄生效應研究和小信號等效電路模型建模
    3.1 引言
    3.2 太赫茲InP HBT電極間寄生效應研究方法
        3.2.1 三維電磁場仿真方法概述
        3.2.2 寄生參數三維電磁場仿真提取方法研究
    3.3 色散電極間寄生參數模型
        3.3.1 色散電極間寄生參數模型拓撲
        3.3.2 EM仿真軟件校準
        3.3.3 色散電極間寄生參數提取方法
        3.3.4 色散電極間寄生參數模型的小信號模型驗證
        3.3.5 電極間寄生參數提取小結
    3.4 InP HBT雙基極內電阻小信號等效電路模型拓撲
    3.5 雙基極內電阻小信號模型參數提取
        3.5.1 串聯電阻和串聯電感提取
        3.5.2 寄生電容提取
        3.5.3 本征參數初始化與參數提取
    3.6 多偏置小信號模型驗證
    3.7 本章小結
第四章 InP HBT大信號等效電路模型建模
    4.1 引言
    4.2 InP HBT大信號等效電路模型拓撲優(yōu)化
    4.3 InP HBT大信號模型參數提取
        4.3.1 電流方程及其參數提取
        4.3.2 電荷方程及其參數提取
        4.3.3 軟膝現象
        4.3.4 熱-電耦合
    4.4 大信號模型在電路仿真軟件中的實現
    4.5 模型驗證
    4.6 本章小結
第五章 太赫茲InP DHBT單片放大電路研究
    5.1 引言
    5.2 InP DHBT單片電路設計環(huán)境
    5.3 太赫茲單片放大電路的設計方法
    5.4 140 GHz單片放大電路研究
        5.4.1 140 GHz級聯放大器
        5.4.2 140 GHz功率合成放大器
    5.5 平面空間功率合成(IPS)功分器研究
        5.5.1 平面空間功率合成(IPS)功分器
        5.5.2 常用太赫茲功分器對比分析
    5.6 220 GHz單片放大電路研究
        5.6.1 220 GHz級聯放大器
        5.6.2 T型結功分器220 GHz單片放大器
        5.6.3 IPS功分器220 GHz單片放大器
    5.7 300 GHz單片放大電路研究
        5.7.1 200 -340 GHz IPS功分器設計
        5.7.2 300 GHz功率合成共基極放大器設計
    5.8 本章小結
第六章 太赫茲單片放大器封裝技術研究
    6.1 引言
    6.2 過渡結構設計
        6.2.1 倒置共面波導過渡結構
        6.2.2 金絲鍵合E面探針對比研究
    6.3 腔體設計
    6.4 放大器模塊測試
    6.5 本章小結
第七章 全文總結與展望
    7.1 引言
    7.2 本文的主要工作和創(chuàng)新點
    7.3 未來工作的展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果



本文編號：3775744