寬帶放大器的設(shè)計(jì)方法以及仿真和實(shí)測(cè)

　　盡管單獨(dú)的6*30μm PHEMT模型管的實(shí)測(cè)值和仿真結(jié)果很吻合，但是把晶體管的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)帶入電路進(jìn)行二次仿真，確實(shí)得出了更接近實(shí)測(cè)值的高端滾降特性。設(shè)計(jì)者再次使用了Sonnet公司的電磁仿真軟件，以5平方微米的分辨率以及100μm的襯底厚度對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行電磁仿真。對(duì)于Sonnet軟件，這個(gè)電路面積相對(duì)較大，以至于必須分割成兩個(gè)子塊來(lái)分析。使用Sonnet電磁仿真結(jié)果加上實(shí)測(cè)的晶體管參數(shù)，得出的整個(gè)電路的各項(xiàng)指標(biāo)和實(shí)際測(cè)試值吻合。Sonnet軟件的仿真結(jié)果和ADS的二次仿真結(jié)果也很吻合(圖12、13、14)，注意：增益和匹配在高頻段(10GHz左右)形狀相似，但是仍然略有差別。盡管這些差別很小，但是仍然有必要尋找這些差異的解釋。約翰?霍普金斯大學(xué)MMIC學(xué)科的學(xué)生反而能從這些差別中學(xué)到更多東西。尋找這些差別的來(lái)源，更有利于增長(zhǎng)他們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。使用TriQuint公司的產(chǎn)線為其流片，并讓學(xué)生參與成品的測(cè)試，使該項(xiàng)課程更具實(shí)際意義，因而得到了大家的一致好*。約翰?霍普金斯大學(xué)也對(duì)TriQuint、Agilent(原EEsof)和Applied Wave Research等公司的有力支持表示衷心的感謝。

圖10:實(shí)測(cè)的(藍(lán)色)6×30μm柵寬增強(qiáng)型PHEMT測(cè)試建模管的S21和S22和仿真結(jié)果(紅色)的對(duì)比。

　　圖11：采用Sonnet軟件競(jìng)相電磁仿真時(shí)采用的版圖，電路被分成兩塊，分析每塊采用的分辨率為2.5μm。

　　圖12：實(shí)測(cè)的晶體管數(shù)據(jù)和ADS軟件方針結(jié)果(淡藍(lán)色)、Sonnet仿真結(jié)果(紅色)的對(duì)比。

　　采用PHEMT器件的分布式MMIC放大器在1~10GHz的頻率范圍內(nèi)顯示出平坦的寬帶增益，并且其噪聲系數(shù)比以前的MESFET方案更小。如設(shè)計(jì)所預(yù)期，0.5μm柵長(zhǎng)的PHEMT器件在3~3.3V，28~32mA的供電條件下，取得了理想的增益和噪聲性能，功耗僅為100mW，且偏置范圍有一定的調(diào)節(jié)空間(可以在20到175mW之間調(diào)節(jié))。使用模型管參數(shù)帶入ADS和Sonnet軟件再仿真的結(jié)果也和實(shí)測(cè)結(jié)果吻合。實(shí)測(cè)的輸出功率、DC偏置和噪聲系數(shù)等指標(biāo)也和仿真結(jié)果吻合。分布式放大器中，在輸入輸出饋線端使用集總元件或分布式傳輸線，以吸收晶體管的電容的方法，可以廣泛的應(yīng)用于其他的MMIC工藝和設(shè)計(jì)之中。

　　圖13：輸入反射系數(shù)S11的實(shí)測(cè)值，ADS仿真值(紅色)和Sonnet的仿真值(品紅色)的對(duì)比。

　圖14：輸出反射系數(shù)S22的實(shí)測(cè)值(紅色)，ADS仿真值(藍(lán)色)和Sonnet的仿真值(品紅色)的對(duì)比。