射频LDMOS内匹配技术研究

发布时间：2017-07-29 12:19

  本文关键词：射频LDMOS内匹配技术研究

  更多相关文章： RF-LDMOS 内匹配技术 S参数 输入输出阻抗 匹配网络

【摘要】：随着现代通信技术发展,对微波功率器件要求越来越高。RF-LDMOS是近年发展起来的微波功率器件,但是由于其独特的结构和性能优势,RF-LDMOS从众多微波功率器件中脱颖而出。为了满足移动通信基站和军事雷达的需求,RF-LDMOS向着更高工作频率、更大输出功率方向发展。但是,随着工作频率提高,各种寄生参数影响已再无法忽略。RF-LDMOS采用多栅指或多胞并联技术来增大输出功率,这就有可能因加工工艺、加工材料造成栅指之间或胞与胞之间信号传输不一致,致使能量损耗增加,甚至烧毁器件。还有随着栅宽增加,输入输出端阻抗会逐渐降低,输入输出阻抗过低会给外匹配电路设计增加难度。而采用内匹配技术可有效解决这些问题。在此背景下,提出对RF-LDMOS内匹配技术进行研究。本文主要围绕工作频率为1.2GHz-1.4GHz RF-LDMOS内匹配技术展开研究。通过查阅文献,了解到国内外内匹配技术发展情况及其具体设计方法。在进行内匹配网络设计之前,必须确定管芯输入输出端阻抗。射频大信号模型虽然相对准确,但是短时间内实现建模比较困难。负载牵引技术更多地是测试已匹配封装的RF-LDMOS器件。On Wafer测试主要应用于小栅宽器件。综合各方面情况,最终选择基于小信号S参数理论,通过提参去嵌求出无匹配封装RF-LDMOS管芯S参数,然后在进行设计内匹配网络。为了更好地实现去参,利用HFSS软件对封装管壳、键合引线、MOS电容进行建模仿真。最后,根据匹配电路设计理论,结合RF-LDMOS工作环境,选择合适内匹配网络,运用ADS软件进行优化仿真,求解出内匹配元件值。然后运用HFSS软件对内匹配元件值进行3D建模仿真,并将各元件模型转移到封装管壳模型中(即构成内匹配网络模型)。随后将HFSS中内匹配网络模型导入到Ansys Designer,建立动态链接,实现协同仿真,以模仿实际情况。本文基于上述方法设计了单胞RF-LDMOS放大器和双胞RF-LDMOS放大器,并基本达到了设计要求。
【关键词】：RF-LDMOS 内匹配技术 S参数 输入输出阻抗 匹配网络
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 选题依据和研究意义14-15
• 1.2 RF- LDMOS器件的结构特点与性能优势15-17
• 1.3 内匹配元件及电路结构17-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 1.5 本论文工作安排19-20
• 第二章 S参数理论20-31
• 2.1 S参数20-23
• 2.2 S参数测量23-24
• 2.3 MOSFET小信号等效电路模型24-28
• 2.3.1 提取寄生参数R_g、R_s和R_d25-26
• 2.3.2 提取衬底网络参数C_(sub)和R_(sub)26-27
• 2.3.3 提取本征参数27-28
• 2.4 射频MOSFET大信号等效电路模型28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 阻抗匹配理论31-48
• 3.1 阻抗匹配网络31-36
• 3.1.1 阻抗匹配网络的宽带32-34
• 3.1.2 电抗性负载阻抗匹配网络34-36
• 3.1.2.1 低通原型34-35
• 3.1.2.2 窄带带通阻抗匹配网络35
• 3.1.2.3 宽带带通阻抗匹配网络35-36
• 3.2 内匹配网络设计方案36-38
• 3.2.1 Shunt L-C型36-37
• 3.2.2 T和 π 型匹配网络37-38
• 3.2.3 L-R-L-C-L型匹配网络38
• 3.3 T型匹配网络38-44
• 3.3.1 T型网络的分析38-40
• 3.3.2 网络特性40-42
• 3.3.3 ω 型可移通带电路42-44
• 3.4 功率放大器稳定性44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 封装管壳和内匹配元件仿真分析48-65
• 4.1 封装管壳49-55
• 4.1.1 封装管壳材料选择49-51
• 4.1.2 封装管壳分析51-55
• 4.2 键合引线55-63
• 4.2.1 键合引线电阻56-57
• 4.2.2 键合引线电感、电容57-61
• 4.2.3 键合引线电感值影响因素61-63
• 4.3 MOS电容63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 内匹配RF-LDMOS设计65-82
• 5.1 管芯S参数提取65-68
• 5.2 单胞RF-LDMOS放大器设计68-77
• 5.2.1 确定单胞RF-LDMOS放大器内匹配网络和元件值68-70
• 5.2.2 HFSS仿真内匹配元件值70-72
• 5.2.2.1 0.275nH键合引线70-71
• 5.5.2.2 15.5pF MOS电容71-72
• 5.2.3 HFSS和Ansoft Designer协同仿真72-74
• 5.2.4 单胞RF-LDMOS实物测试74-77
• 5.3 双胞RF-LDMOS放大器77-81
• 5.4 本章小结81-82
• 总结与展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89
• 攻读硕士学位期间取得的成果89-90

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本文编号：589156