寬帶放大器的設(shè)計方法以及仿真和實測

　　表1：PHEMT分布式放大器在3.3V電壓和25mA電流偏置下的各項指標(biāo)實測結(jié)果。

　　圖6和表1是整個電路的實際測試結(jié)果。可以看到在3.3V的24mA直流供電下，該電路達到了10%的功率附加增益PAE(Power Added Effeciency)以及+10dBm的輸出功率。噪聲系數(shù)的實測值和仿真值也很接近(圖7)，在5到6GHz頻段，噪聲系數(shù)僅為2dB，這在具備1~10GHz的10倍頻程(decade)帶寬的電路中算是很出色的表現(xiàn)了。54平方密爾(mil-square)的芯片上還放置了很多其它器件，包括一個設(shè)計中采用的6×30μm增強型PHEMT測試建模管。在3V和3.3 V電壓下，8~9mA電流時，分別測試了這個模型管，并將其S參數(shù)用于電路進行二次仿真。圖8為該PHEMT模型管的版圖。圖9和圖10則是針對測試管的實測和仿真數(shù)據(jù)的比較。由于測試的參考面不同，測試模型管的寄生參數(shù)和實際電路中使用的晶體管有微小的區(qū)別，正是這些巨別導(dǎo)致了測試值和再仿真結(jié)果(使用ADS和Sonnet軟件)在高頻段有一些差別。對以單獨的6×30μm模型管而言，其實測值和使用TOM模型的ADS仿真值非常接近。

　　圖7：使用噪聲分析儀測試的增益和噪聲系數(shù)，和ADS仿真的結(jié)果對比。

　　圖8：6×30μm柵寬的增強型PHEMT測試建模管的版圖。

　　圖9：實測的(藍色)增強型PHEMT測試建模管的前向傳輸參數(shù)S21和仿真結(jié)果(紅色)的對比。

　　MMIC建模非常復(fù)雜，例如，在仿真時是否可以忽略互連線的影響。忽略互連線可以極大的簡化設(shè)計，而且在2.4GHz以下，互聯(lián)的影響很小。通常這些互聯(lián)微帶線的模型都是在其長度超過幾倍襯底厚度的情況下建模的，而實際MMIC設(shè)計中很少會發(fā)生這種情況。典型的微帶線模型一般都會高估其長度(即電感)效應(yīng)。另外，還要考慮是否需要一個電磁仿真，以確保原始設(shè)計中忽略的寄生參數(shù)不會有太大的影響。除非設(shè)計者確實想壓縮版圖面積，否則采用3到5倍的線寬(而不是3到5倍的襯底厚度)做為元件間隔，一般都不會有問題。