太赫兹InP DHBT收发芯片关键技术研究
发布时间：2023-04-17 04:10
鉴于太赫兹波独特的优势,太赫兹技术在通信、安防、精确制导、电子对抗以及医学成像等多个领域均具有广阔的应用前景。在太赫兹通信、雷达及成像等系统中,收发前端都是不可或缺的重要组成部分,而由于传统的封装与互联技术在太赫兹频段会产生较大的损耗以及不确定性,同时轻量化、高度集成化是收发前端发展的必然趋势,因此太赫兹单片集成电路乃至集成度更高的片上系统是太赫兹收发子系统的重要发展方向。磷化铟(InP)双异质结晶体管(DHBT)作为最适用于太赫兹频段的器件之一,其优异的高频性能以及大功率、高线性度特性使其成为近年来国内外太赫兹固态器件和电路研究的热点。在太赫兹单片集成电路的实现流程中,先进的器件工艺、准确的测试结果、精准的器件模型以及高效的电路设计四个环节环环相扣,每一个步骤都严重依赖于前序各个环节。因此开展太赫兹InP DHBT收发芯片相关的测试、建模及电路设计等研究对推动太赫兹系统的发展和实际应用具有重要的意义。本文依托国产InP DHBT工艺线,对从太赫兹InP DHBT工作原理、在片测试技术、模型开发到放大器、倍频器、混频器芯片设计的整个流程进行了系统性的研究。本文首先对太赫兹在片测试技术进...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 太赫兹波简介
1.1.2 太赫兹固态器件研究背景及意义
1.2 太赫兹InP固态技术国内外研究动态
1.2.1 太赫兹InP晶体管的国内外发展动态
1.2.2 太赫兹在片测试与去嵌技术的国内外发展动态
1.2.3 太赫兹晶体管模型的国内外发展动态
1.2.4 太赫兹InP芯片的国内外发展动态
1.3 本论文的主要内容和结构安排
第二章 太赫兹InPDHBT器件及制备工艺
2.1 引言
2.2 InPDHBT的工作原理
2.2.1 HBT与BJT相比的特点
2.2.2 InPDHBT的特性介绍
2.2.3 HBT高频参数及特殊效应介绍
2.3 0.5-μm复合集电区InPDHBT技术及性能介绍
2.3.1 InGaAsP/InP复合集电区技术
2.3.2 0.5-μm InPDHBT制备工艺及性能
2.4 太赫兹片上传输线研究
2.5 本章小结
第三章 太赫兹在片校准与去嵌技术研究
3.1 引言
3.2 在片测试系统校准方法研究
3.2.1 误差模型
3.2.2 片外校准方法
3.2.3 TRL片内校准
3.3 太赫兹去嵌技术研究
3.3.1 open-short与pad-open-thru-short去嵌技术
3.3.2 thru-halfthru-short去嵌技术
3.4 本章小结
第四章 太赫兹InPDHBT缩放模型研究
4.1 引言
4.2 太赫兹InPDHBT建模方法
4.3 InPDHBT小信号模型
4.3.1 小信号模型参数提取
4.3.2 模型验证
4.4 InPDHBT大信号模型
4.4.1 电流方程
4.4.2 电荷方程
4.5 InPDHBT寄生区域模型及缩放规则
4.5.1 InPDHBT寄生网络分析
4.5.2 寄生参数提取及缩放规则建立
4.5.3 模型验证
4.6 本章小结
第五章 太赫兹InPDHBT放大器芯片研究
5.1 引言
5.2 太赫兹单片电路设计方法研究
5.3 140GHz放大器芯片设计
5.3.1 140GHz放大单元设计
5.3.2 140GHz功率合成结构设计
5.3.3 140GHz功率放大器设计
5.3.4 测试结果与分析
5.4 220GHz放大器芯片设计
5.4.1 基于0.5×7μm2晶体管的220GHz放大器设计
5.4.2 测试结果及分析
5.4.3 基于0.5×5μm2晶体管的220GHz放大器设计及测试结果
5.5 300GHz共基极放大器设计
5.5.1 300GHz放大器拓扑与电路设计
5.5.2 测试结果与分析
5.6 本章小结
第六章 太赫兹倍频及混频单片电路研究
6.1 引言
6.2 225-255GHz三倍频芯片及谐波抑制技术研究
6.2.1 太赫兹片上谐波抑制技术
6.2.2 225-255GHzInPDHBT三倍频器设计
6.2.3 测试结果与分析
6.3 220GHz阻性下变频混频器芯片
6.3.1 阻性混频器设计
6.3.2 测试结果与分析
6.4 基于增益增强技术的210GHz次谐波上变频混频器芯片
6.4.1 增益增强技术及混频器芯片设计
6.4.2 测试结果与分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 引言
7.2 本文的主要工作及创新点
7.3 未来工作的展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3792538
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 太赫兹波简介
1.1.2 太赫兹固态器件研究背景及意义
1.2 太赫兹InP固态技术国内外研究动态
1.2.1 太赫兹InP晶体管的国内外发展动态
1.2.2 太赫兹在片测试与去嵌技术的国内外发展动态
1.2.3 太赫兹晶体管模型的国内外发展动态
1.2.4 太赫兹InP芯片的国内外发展动态
1.3 本论文的主要内容和结构安排
第二章 太赫兹InPDHBT器件及制备工艺
2.1 引言
2.2 InPDHBT的工作原理
2.2.1 HBT与BJT相比的特点
2.2.2 InPDHBT的特性介绍
2.2.3 HBT高频参数及特殊效应介绍
2.3 0.5-μm复合集电区InPDHBT技术及性能介绍
2.3.1 InGaAsP/InP复合集电区技术
2.3.2 0.5-μm InPDHBT制备工艺及性能
2.4 太赫兹片上传输线研究
2.5 本章小结
第三章 太赫兹在片校准与去嵌技术研究
3.1 引言
3.2 在片测试系统校准方法研究
3.2.1 误差模型
3.2.2 片外校准方法
3.2.3 TRL片内校准
3.3 太赫兹去嵌技术研究
3.3.1 open-short与pad-open-thru-short去嵌技术
3.3.2 thru-halfthru-short去嵌技术
3.4 本章小结
第四章 太赫兹InPDHBT缩放模型研究
4.1 引言
4.2 太赫兹InPDHBT建模方法
4.3 InPDHBT小信号模型
4.3.1 小信号模型参数提取
4.3.2 模型验证
4.4 InPDHBT大信号模型
4.4.1 电流方程
4.4.2 电荷方程
4.5 InPDHBT寄生区域模型及缩放规则
4.5.1 InPDHBT寄生网络分析
4.5.2 寄生参数提取及缩放规则建立
4.5.3 模型验证
4.6 本章小结
第五章 太赫兹InPDHBT放大器芯片研究
5.1 引言
5.2 太赫兹单片电路设计方法研究
5.3 140GHz放大器芯片设计
5.3.1 140GHz放大单元设计
5.3.2 140GHz功率合成结构设计
5.3.3 140GHz功率放大器设计
5.3.4 测试结果与分析
5.4 220GHz放大器芯片设计
5.4.1 基于0.5×7μm2晶体管的220GHz放大器设计
5.4.2 测试结果及分析
5.4.3 基于0.5×5μm2晶体管的220GHz放大器设计及测试结果
5.5 300GHz共基极放大器设计
5.5.1 300GHz放大器拓扑与电路设计
5.5.2 测试结果与分析
5.6 本章小结
第六章 太赫兹倍频及混频单片电路研究
6.1 引言
6.2 225-255GHz三倍频芯片及谐波抑制技术研究
6.2.1 太赫兹片上谐波抑制技术
6.2.2 225-255GHzInPDHBT三倍频器设计
6.2.3 测试结果与分析
6.3 220GHz阻性下变频混频器芯片
6.3.1 阻性混频器设计
6.3.2 测试结果与分析
6.4 基于增益增强技术的210GHz次谐波上变频混频器芯片
6.4.1 增益增强技术及混频器芯片设计
6.4.2 测试结果与分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 引言
7.2 本文的主要工作及创新点
7.3 未来工作的展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3792538
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3792538.html
