1.3本文研究内容 8

2 微波数字衰减器的基本理论 9

2.1数字衰减器的主要技术指标 9

2.2微波数字衰减器 10

2.2.1 T型衰减器 10

2.2.2 Pi型衰减结构 12

2.2.3 桥T型衰减器 14

2.2.4 开关式衰减器 16

3  微波单片集成电路器件模型 17

3.1无源元件模型分析 17

3.1.1电阻 17

3.1.2微带线 19

3.1.3通孔和接地 20

3.2有源器件的模型提取 20

3.2.1 GaAs PHEMT器件结构及工作原理 21

3.2.3 PHEMT开关建模 23

4 六位数字衰减器的MMIC设计 27

4.1 单独衰减位的原理图和版图的分析与设计 27

4.1.1 0.5dB衰减位的分析与设计 27

4.1.2 1dB衰减位的分析与设计 29

4.1.3  2dB衰减位的分析与设计 30

4.1.4 4dB衰减位的分析与设计 31

4.1.5 8dB衰减位的分析与设计 33

4.1.6 16dB衰减位的分析与设计 35

4.2六位级联衰减电路仿真 37

4.3 MMIC制造工艺简介 38

总结 41

致 谢 42

参考文献 42

1 引言

    单片微波集成电路(Monolithitic Microwave Integrated Circuit ，MMIC)是把传输线、互连线、 微波有源器件及无源元件一起制作在一块半导体基片上，构成具有完整功能的微波集成电路， 其工作频率从1GHz到100 GHz以上，广泛用于各种不同技术及电路中。由于MMIC的衬底材料(如 GaAs、InP)的电子迁移率较高、带禁宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好，所 以MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、 抗电磁辐射能力强等特点，在通信市场中占据越来越重要的地位。

    而 MMIC  衰减器作为系统的重要组成部分，在军事和民用电子设备中有着广泛的应用。高精度低相移MMIC数字衰减器用来实现对射频信号进行精确的幅度衰减，精确的衰减控制对于T/R组件整体性能的优劣有重要的影响。

    本章主要介绍了MMIC的发展历史，MMIC的应用以及MMIC数字衰减器国内 外研究现状，同时给出了本文中的衰减器的技术指标。

1.1 MMIC概述

    单从微波电路的历史来看，40年代出现的立体微波电路一般被认为是第一代微波电路，它由谐振腔、微波电子管、波导传输线和波导元件组成;60年代初期出现了第二代微波电路—平面微波电路:它是把微波无源元件制作在塑料、陶瓷、铁氧体或蓝宝石等介质基片上，再把微波半导体器件装配(焊接)在基片上组成的微波混合集成电路，一般就称为微波集成电路(MIC);第三代微波电路就是70年代后期出现的微波单片集成电路(MMIC)。在MMIC的发展历史中，GaAS是使用最为广泛的半导体。这是因为GaAs的电子迁移率很高，高出硅数倍，而半绝缘单晶体的电阻率又比硅高出几个数量级，所以它不仅是微波器件的理想材料，也可以作为微波平面传输线的介质基片，因而GaAS几乎成为了MMIC的唯一材料。 1962年，plessey研究所的 JimTumer在GaAs场效应管的研究上，取得了GaAS基晶体管技术研究的突出发展。世界上第一个GaAs场效应晶体管的栅长为24林m，在vHF频带内产生了功率增益。1967年，plessey光电微波公司加工出了栅长为4um的GaAS场效应晶体管，其在1GHz的增益为10dB，被称为GAT1，是第一个商业化器件。70年代中期，随着微波半导体器件的成熟，工艺加工技术的改进，以及GaAS材料设备的完善和器件成品率的提高，使单片微波电路的研究具备了现实的条件。1968年， TexasInstrument公司的Mao，Jones和vendelin报道了第一个GaAS基MMIc芯片，它是一个仅集成了二极管和微带线的简单混频器电路。 1968年2月，在“ IEEE Journal of Solid-State Circuits SC-3(2)”上，Mehal和wacker报道了一个94GHz平衡混频器和一个10GHz耿氏二极管振荡器的设计。然而，基于晶体管MMIC的最初设想是一位easwell的硅集成电路设计师MichaelGey提出的。论文网