单片射频微波集成电路技术与设计 MMIC设计中CAD技术
WaveLink-PDH标准型数字微波通信设备
WaveLink-PDH 标准型数字微波通信设备WaveLinkPDH 标准型数字微波通信设备是由本公司美国加州 核心技术研发中心开发、桂林生产基地生产。
其符合GB131599－ 1《数字微波接力通信系统进网技术要求》相关技术要求。
本设备提供标准机型，由室外高频部分（ODU ）、室内中低 频（IDU ）两大部分组成，高频部分与天线硬连接，无射频馈线 损耗；ODU 与IDU 通过中频电缆连接，安装灵活，工作方式可选 ▲WaveLink PDH ODU(室外单元)用1+0与1+1热备份方式。
通过前后面板指示可以了解设备工 主要特点：作状态、接收电平等，控制设备工作状态。
本设备采用计算机辅助设计技术(CAD)和计算机辅助制造技 术(CAM)进行设计，保证了设备高可靠性、高稳定性；采用MMIC （单片微波集成电路）及超大规模集成电路FPGA 等先进技术，大 大提高了设备集成度；采用模块化和频率合成技术，使发信频率、 收信本振频率稳定度高；QPSK 调制解调器在对数据流处理上采用 了能量扩散随机化处理、编码、卷积交织、收缩卷积编码纠错技 术、大大改善了系统误码性能；具有完善监控管理接口，实现了 对设备灵活地进行监控和测试。
该设备工作频段为8GHz 、13 GHz 、15 GHz 、18GHz 、23 GHz 传输容量为4E1 、8E1、16 E1；还提供了一个数据口、一个监控口、 一个数字公务电话口。
除了以上标准配置外，本设备还可以提供以 用 途： 两种选件，一是以太网10/100BASE-T 接口（可以将任意一个或多个E1接口配置成10/100BASE-T 接口）；二是美中戴维斯电信设备有限 公司专用网管软件（可以将一跳或多跳设备集中进行监控和管理）。
该设备具备高可靠性，并且具有体积小、重量轻、结构合理，易 于安装、调试帮维护方便等特点。
目前已被广泛用于各公用电信网、专信网本地数字微波接入 特别是对于中国移动、联通、网通、铁通等交换中心到基站互联。
微波电路及设计的基础知识
微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。
此外，还有毫米波〔30～300GHz〕及亚毫米波〔150GHz～3000GHz〕等。
实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。
由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。
作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。
另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。
在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。
以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。
2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路：采用别离组件及分布参数电路混合集成。
微波集成电路〔MIC〕：采用管芯及陶瓷基片。
微波单片集成电路〔MMIC〕：采用半导体工艺的微波集成电路。
图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。
射频集成电路设计
射频集成电路设计射频集成电路设计是现代电子领域中的一个重要领域，它涉及到射频信号的处理、传输和控制。
射频集成电路设计的主要目的是将射频电路集成到一个芯片上，以实现更高的性能、更小的体积和更低的功耗。
射频集成电路设计的过程包括射频电路设计、射频模拟集成电路设计、射频数字集成电路设计等多个方面。
在射频集成电路设计中，需要考虑到许多因素，如频率范围、功率要求、噪声指标、线性度等。
为了实现射频集成电路设计的各种要求，设计工程师需要具备良好的电路设计能力、熟练的仿真工具应用技能以及丰富的射频知识储备。
射频集成电路设计的关键技术包括高频放大器设计、混频器设计、频率合成器设计等。
高频放大器是射频集成电路中最关键的模块之一，它主要用于放大射频信号，同时要求具有较高的增益、带宽和线性度。
混频器主要用于将不同频率的信号进行频率转换，频率合成器则用于生成稳定的射频信号。
这些模块的设计需要综合考虑电路的稳定性、噪声性能、功耗等指标。
随着射频集成电路设计技术的不断发展，新的设计方法和工具不断涌现，如基于CMOS工艺的射频集成电路设计、混合信号集成电路设计等。
这些新技术为射频集成电路设计带来了更大的灵活性和创新空间，同时也提高了设计的复杂度和难度。
射频集成电路设计在无线通信、雷达、卫星导航、医疗设备等领域都有着广泛的应用。
随着5G技术的快速发展，射频集成电路设计也将迎来新的挑战和机遇。
设计工程师需要不断学习和掌握最新的技术，不断提高自己的设计水平和创新能力，以应对日益复杂和多样化的射频集成电路设计需求。
总的来说，射频集成电路设计是一项充满挑战和机遇的工作。
通过不断学习和实践，设计工程师可以不断提升自己的设计水平，为射频集成电路设计领域的发展做出更大的贡献。
希望未来能有更多优秀的设计工程师加入到射频集成电路设计这一领域，共同推动技术的进步和创新。
MMIC芯片衰减器的设计与检测
MMIC芯片衰减器的设计与检测王聪玲;钟清华;龙立铨;张铎;张青【摘要】本文提供了一种单片微波集成电路(MMIC)芯片衰减器,采用氮化钽薄膜作为电阻材料,利用嵌套掩膜刻蚀技术将芯片衰减器结构一层一层套刻在陶瓷基片上.主要研究了利用氮化钽薄膜电阻制作芯片衰减器的优点,结合HFSS仿真软件,建立3 dB和10 dB芯片衰减器的有限元模型,并对实物产品进行测试验证.试验结果表明:3 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-20 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.3 dB.10 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内也有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-19 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.35 dB.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】5页(P86-90)【关键词】嵌套掩膜刻蚀;HFSS仿真;MMIC芯片衰减器;氮化钽薄膜;回波损耗【作者】王聪玲;钟清华;龙立铨;张铎;张青【作者单位】中国振华集团云科电子有限公司,贵州贵阳550018;贵州振华电子信息产业技术研究有限公司,贵州贵阳550018;中国振华集团云科电子有限公司,贵州贵阳550018;中国振华集团云科电子有限公司,贵州贵阳550018;中国振华集团云科电子有限公司,贵州贵阳550018;中国振华集团云科电子有限公司,贵州贵阳550018【正文语种】中文【中图分类】TN715单片微波集成电路MMIC[1-2]具有体积小、可靠性高、成本低、抗干扰能力强等优点，已被广泛用于军用电子和民用电子工业中。
而我国MMIC技术相对于国外来说发展比较缓慢，加上国外对先进技术的封锁，目前使用在射频/微波电路中的MMIC芯片衰减器都是从国外进口，价格昂贵、购货周期长，严重阻碍了我国航天航空事业以及高科技武器的发展。
第六章 微波单片集成技术电子科大
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step5:第一层金属
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step6:介质层
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step7:第二层金属
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
建模方法概述
方法 基于 物理 种类 数值 模型 解析 模型 优点 理论上准确;适用于各种物理结 构和工艺参数的MSEFET；可以 预研究器件。 非常适合器件设计，尤其是 MMIC设计和特性模拟。适用 CAD技术 缺点 过分耗机时，在CAD应用中正在 完善；准确度依赖模型，精度有 所局限。 由于加工过程中不可预知因素 （缺陷等），因此必须以测量的 方法确定其元件值及特性；精度 较差。
2l wt Ls 2l (ln ) wt 3l
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
电感 电感模型的验证
n=9 L=166μm w=20 μm s=10 μm
L imag(1/ Y11 ) /(2f ) Q imag(1/ Y11 ) / real(1/ Y11 )
Step8:通孔制作
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step9:划片道制作
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
EDA技术
为了设计MMIC电路，设计者必须根据指标寻求电路 拓扑结构，然后通过CAD技术MMIC电路进行准确的 预测（仿真）。
目前主流仿真工具有Agilent ADS, Ansoft Designer, AWR Microwave Office。 仿真工具可以把MMIC电路中的元部件通过各自模 型连接起来，然后通过微波理论对整个电路进行 时域或者频域的仿真。
射频集成电路设计
射频集成电路设计1. 引言射频集成电路（RFIC）是一种专门用于射频信号处理的集成电路。
射频信号在无线通信、雷达和无线电频段的应用中至关重要。
射频集成电路设计是关于将射频电子设备集成到单个芯片上的过程。
它要求设计师具备深入的电子工程知识和专业技能。
本文将重点介绍射频集成电路设计的基本概念、设计流程和常用技术。
通过对每个主题的详细讲解，读者将能够全面地了解射频集成电路设计领域的最新动态和发展趋势。
2. 射频集成电路设计基础2.1 射频电路概述射频电路是指工作频率在几百千赫兹（kHz）到几千兆赫兹（GHz）范围内的电路。
射频电路通常用于无线通信系统、雷达系统和广播系统等领域。
与低频电路相比，射频电路的设计更加复杂，需要考虑很多特殊因素，如频率选择、阻抗匹配和信号传输等。
2.2 射频集成电路分类根据功能和工作频率的不同，射频集成电路可以分为不同的分类。
常见的射频集成电路包括功率放大器、混频器、振荡器和滤波器等。
每个分类都有各自的特点和用途。
2.3 射频集成电路设计流程射频集成电路设计流程是指从需求分析到最终产品实现的一系列环节。
它包括系统规划、电路设计、性能仿真和验证测试等步骤。
设计流程的每个环节都需要设计师仔细分析和设计，以确保最终产品能够满足设计要求和性能指标。
3. 射频集成电路设计常用技术3.1 频谱分析频谱分析是一种用于分析射频信号频率成分和幅度的技术。
通过频谱分析，设计师可以了解信号的频率分布情况，并基于此进行设计优化。
3.2 阻抗匹配技术阻抗匹配是指在输入输出端口之间实现匹配的技术。
阻抗匹配可以提高信号传输效率，减少信号反射和损耗，从而提高系统的性能。
3.3 射频集成电路建模和仿真射频集成电路建模和仿真是用计算机模拟射频电路的工作过程。
通过建模和仿真，设计师可以评估不同的设计方案，并优化设计参数，以满足特定的性能要求。
3.4 射频功率放大器设计射频功率放大器是射频集成电路中最常用的组件之一。
mmic芯片
mmic芯片MMIC芯片全称为Monolithic Microwave Integrated Circuit，即单片微波集成电路。
它是一种在单个芯片上集成了微波电路的高频集成电路。
与传统的离散元件（如晶体管、电容、电感等）相比，MMIC芯片具有体积小、功耗低、性能稳定等优势，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
MMIC芯片的工艺是基于半导体材料的，常见的材料有GaAs （砷化镓）、InP（磷化铟）等。
这些材料具有良好的高频性能，在微波和毫米波频段有较强的传输能力。
借助先进的光刻技术和湿法或干法腐蚀工艺，可以将微波电路图案定义在芯片表面，并通过多层金属线路和电极连接不同的功能模块。
MMIC芯片的主要优势之一是集成度高。
采用微纳加工技术，可以在一块小小的芯片上实现多个功能模块，如低噪声放大器、功率放大器、射频开关等。
这种高度集成的特性使得系统设计更加灵活，减少了系统中的连接线路和元器件，提高了系统的可靠性和稳定性。
另一个优势是MMIC芯片具有宽频带特性。
在通信系统中，宽带通信是一种趋势。
传统的离散元件往往受到频率响应的限制，难以实现宽频带工作。
而MMIC芯片通过调整电路结构和参数，可以实现更大的频带宽度。
这对于高速数据传输和宽带无线通信等应用非常有益。
此外，MMIC芯片还具有较低的功耗和较小的体积。
高频通讯系统对功耗和体积有较高的要求，特别是在移动通信设备中，需要追求小巧轻便。
MMIC芯片由于集成度高、元器件数量少，因此功耗相对较低。
而由于微纳加工技术的应用，芯片的尺寸有限，能够极大地减小系统的体积。
然而，MMIC芯片也存在一些挑战。
首先是制造工艺的复杂性。
工艺条件对芯片的性能和可靠性有着重要影响，而微纳加工技术相对成熟的CMOS工艺相比，对设备和环境的要求更高。
其次是热管理的难题。
由于功率密度较高，MMIC芯片在工作时会产生大量的热量，需要进行有效的热管理，以保证芯片的性能和寿命。
最后是成本的限制。
单片射频微波集成电路技术与设计
单片射频微波集成电路技术与设计单片射频微波集成电路（Monolithic RF Microwave Integrated Circuit，简称MMIC）是一种在单个芯片上集成了射频（RF）和微波电路的技术。
它在通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。
本文将介绍单片射频微波集成电路的技术原理和设计方法。
单片射频微波集成电路的核心是集成电路芯片，该芯片上集成了射频和微波电路所需的各种功能模块，如放大器、混频器、滤波器、功率放大器等。
相比传统的离散组件，单片射频微波集成电路具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，能够满足复杂电路的集成需求，提高系统性能。
单片射频微波集成电路的设计过程包括射频电路设计、微波电路设计、封装和测试等环节。
首先，需要根据系统需求和设计规范确定电路的工作频带、增益、带宽等参数。
然后，通过射频和微波电路的基本理论知识，选择合适的电路拓扑结构和器件参数。
在设计过程中，需要考虑电路的稳定性、噪声、线性度等指标，并进行相应的优化和调整。
在单片射频微波集成电路的设计中，还需要充分考虑电路的布局和封装技术。
合理的布局和封装可以降低电路的串扰和杂散，提高电路的性能。
同时，封装技术也需要考虑电路的散热和可靠性等因素。
现代封装技术如BGA（Ball Grid Array）和CSP（Chip Scale Package）等，可以满足单片射频微波集成电路的高集成度和小尺寸的要求。
当单片射频微波集成电路设计完成后，还需要进行测试和验证。
测试过程中需要使用专业的测试设备和仪器，对电路的性能进行准确的测量和评估。
通过测试结果，可以了解到电路的工作状态和性能指标是否符合设计要求，并进行必要的调整和优化。
随着射频和微波技术的不断发展，单片射频微波集成电路在无线通信、雷达、卫星通信等领域的应用越来越广泛。
它能够实现高度集成化、低功耗、小尺寸的设计要求，为现代通信系统的发展提供了强大的支持。
未来，随着射频和微波集成电路技术的进一步突破，单片射频微波集成电路将会在更多的领域发挥重要作用。
mmic解决方案
mmic解决方案
《MMIC解决方案：开发高性能微波集成电路的关键技术》
微波集成电路（MMIC）是一种用于射频和微波电路的集成电路。
它可以提供高性能、低功耗和紧凑的解决方案，广泛应用于通信、雷达、卫星通信等领域。
在MMIC设计过程中，需要考虑到高频、高速和高精度的要求，这就需要具备一定的技术实力和专业知识。
而《MMIC解决方案：开发高性能微波集成电路的关键技术》这本书提供了一些关键的技术和解决方案，帮助开发人员应对这些挑战。
首先，这本书介绍了高性能微波集成电路的基本原理和概念，包括射频功率放大器、混频器、振荡器等。
其次，它讨论了一些常见的设计技巧和工程经验，包括滤波器设计、布局与封装、功率分配网络设计等。
此外，这本书还介绍了一些高性能微波集成电路的设计工具和仿真软件，例如ADS、AWR等。
通过这些工具，开发人员可
以更好地设计和验证自己的电路方案，提高工作效率和设计精度。
总的来说，这本《MMIC解决方案：开发高性能微波集成电路的关键技术》是一本对于MMIC设计者来说非常有用的参考书，它提供了一些关键的技术和解决方案，帮助他们更好地解决各种设计中的难题，提高工作效率和设计精度。
MMIC
MMIC是单片微波集成电路的缩写，是在半绝缘半导体衬底上用一系列的半导体工艺方法制造出无源和有源元器件，并连接起来构成应用于微波（甚至毫米波）频段的功能电路。
单片微波集成电路，即MMIC是Monolithic Microwave Integrated Circuit 的缩写，它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器（VCO）、移相器、开关、MMIC收发前端，甚至整个发射/接收（T/R）组件（收发系统）。
由于MMIC 的衬底材料（如GaAs、InP）的电子迁移率较高、禁带宽度宽、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。
国外概况自1974年，美国的Plessey公司用GaAs FET作为有源器件，GaAs半绝缘衬底作为载体，研制成功世界上第一块MMIC放大器以来，在军事应用（包括智能武器、雷达、通信和电子战等方面）的推动下，MMIC的发展十分迅速。
80年代，随着分子束外延、金属有机物化学汽相淀积技术（MOCVD）和深亚微米加工技术的发展和进步，MMIC发展迅速。
1980年由Thomson-CSF和Fujitsu两公司实验室研制出高电子迁移率晶体管（HEMT），在材料结构上得到了不断的突破和创新。
1985年Maselink用性能更好的InGaAs沟道制成的赝配HEMT（PHEMT），使HEMT向更调频率更低噪声方向发展。
继HEMT之后，1984年用GaAlAs/GaAs异质结取代硅双极晶体管中的P-N结，研制成功了频率特性和速度特性更优异的异质结双极晶体管（HBT）和HBT MMIC。
由于InP材料具有高饱和电子迁移率、高击穿电场、良好的热导率、InP基的晶格匹配HEMT，其性能比GaAs基更为优越，近年来随着InP单晶的制备取得进展，InP基的HEMT、PHEMT、MMIC性能也得到很大的提高。
射频_微波工程师经典参考书汇总
1.《射频电路设计--理论与应用》『美』Reinhold Ludwig 著电子工业出版社个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解.随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过（当然可问身边同事同学或GOOGLE一下），跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。
2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社个人书评：有拼凑之嫌（大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容），但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书（或者翻译本）看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。
值得一看，书上有很多归纳性的经验.3．《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社个人书评：本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看..5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高（k级，几M,几十，几百M的振荡器），做有源电路的可以看一下,整体感觉还行.6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。
好书，值得收藏！7. 《信号完整性分析》『美』Eric Bogatin 著电子工业出版社个人书评：前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的.（看多了RF的，换换胃口）8. 《高速数字设计》『美』Howard Johnson著电子工业出版社个人书评：刚刚卓越买回来，还没有动“她”呢，随便翻了下目录，做高速电路和PCB Layout 的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔！10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』郑军奇著电子工业出版社个人书评：实战性和很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC 测试，认证.产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板会很赏识你的，如果你也负责产品的EMC，这本书必读。
磁集成电路简介
磁集成电路简介磁集成电路（MMIC）是一种专门设计用于射频和微波应用的集成电路技术。
它是一种在特定领域内应用较为广泛的集成电路技术，主要应用于通信、雷达、卫星通信等领域。
MMIC技术能够在高频和微波范围内提供高性能的集成电路解决方案，能够满足当前快速发展的无线通信和射频应用领域的需求。
MMIC技术的发展历史MMIC技术最早起源于20世纪50年代，当时美国军方在研究和开发射频和微波技术时，提出了将传统离散元件的功能集成到单片集成电路中的构想。
1958年，R.C. Comer和J.L. Moll提出了一种利用硅技术制备集成微波电路的方案，为MMIC技术的发展奠定了基础。
1965年，美国贝尔实验室首次成功实现了微波集成电路的功能。
1973年，R.A. Pucel等人在半导体材料上实现了微波集成电路的实验验证。
此后，MMIC技术逐渐成熟并应用到了通信、雷达、卫星通信等领域。
MMIC技术的特点在射频和微波领域，MMIC技术相对于传统离散元件具有诸多优势。
首先，MMIC技术可以实现高度集成，能够将射频和微波系统所需的放大器、混频器、滤波器等功能集成到一块芯片上，使得整个系统的复杂度大大降低。
其次，MMIC技术能够提供更高的性能，包括更低的损耗、更高的增益、更宽的频带等。
此外，MMIC技术还可实现更高的稳定性和可靠性，因为它能够避免离散元件之间的连接问题和热效应问题。
另外，MMIC技术还具有更小的尺寸和更低的功耗，能够满足日益迫切的小型化和低功耗化的需求。
MMIC技术的应用领域MMIC技术在射频和微波领域有着广泛的应用。
首先，在通信领域，MMIC技术被广泛应用于各种无线通信设备中，包括基站、手机、卫星通信等。
其次，在雷达领域，MMIC技术可以实现高性能的射频前端和接收机，能够提高雷达系统的灵敏度和分辨率。
另外，在卫星通信领域，MMIC技术也被广泛应用于卫星通信系统的射频前端、发射机和接收机中。
MMIC技术的发展趋势随着无线通信和射频应用领域的不断发展，MMIC技术也在不断创新和发展。
微波毫米波技术基本知识
LTCC－MCM
LTCC－MCM
LTCC工艺流程
LTCC实例－LMDS发射模块
计算电磁学及其应用
★微波电路的小型化，特别是三维电路的发展 不仅以先进的电路制造工艺为基础，而且依赖 计算电磁学和商用电磁仿真软件的迅速发展。
★随着射频集成电路（RFIC）、单片集成电路 （MMIC）和超大规模集成电路（VLSI）技术 的迅速发展，低成本、高性能的高速数字、射 频、微波和毫米波集成电路和系统的互连和封 装成为重要的理论和工艺技术课题。
微波电路技术的发展历程
微波电路或系统的革新体现在元、器件物理 结构和电磁关系两方面。 这种革新来源于对电磁场理论的灵活运用和 商用电磁仿真软件的快速发展； 其成功实现有赖于新材料、新工艺，特别是 半导体和微加工技术的成就。 微波和毫米波集成电路技术和工艺的不断推 陈出新集中体现了微波领域日新月异的技术 进步。
毫米波器件－电真空器件
行波管 反波管 速调管 磁控管 回旋管 自由电子激光管
毫米波器件－半导体器件
两端器件： 雪崩二极管－Impatt 耿氏管或体效验管－Gunn，TED 混频、检波二极管，变容二极管，隧道二极管 三端器件： 双极管－BJT 场效应管－FET 异质结双极管－HBT 高速电子迁移三极管－HEMT 膺配高速电子迁移三极管－PHEMT
– MCM－D：采用其它新绝缘材料的薄膜布线基 板，D表示电介质淀积薄膜工艺；
– MCM－Si：采用硅工艺的薄膜布线基板，层间 绝缘膜是SiO2、Si；
– MCM－C/D：在共烧陶瓷上形成薄膜布线的基 板。
MCM的主要特点
集芯片IC和无源元件于一体，避免了元器件 级组装，简化了系统级的组装层次。 高密度互连基板，导线和线间距细化（通常 小于0.1mm）; 高密度多层互连线短，布线密度高，布线密 度每平方英寸250－500根； 能将数字电路、模拟电路、光电器件、微波 器件合理组装在一个封装体内，形成多功能 组件、子系统和系统。
射频集成电路设计-第4篇
射频集成电路设计
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试概述
1.测试与调试在射频集成电路设计中的重要性。 2.射频集成电路测试与调试的基本流程和步骤。 3.测试与调试对提高射频集成电路性能的作用。
射频集成电路测试方法
1.在片测试：通过直接在芯片上进行测试，获取准确的性能参 数。 2.系统级测试：测试整个系统的性能，以评估射频集成电路在 实际应用中的表现。 3.自动化测试：利用自动化测试设备和方法，提高测试效率和 准确性。
医疗器械
1.射频集成电路在医疗器械中也有广泛的应用，如无线监护设 备、无线手术器械等。 2.关键技术包括低功耗设计、生物兼容性等，这些技术能够确 保医疗器械的可靠性和安全性。
1.低功耗设计是射频集成电路技术的重要发展方向，旨在提高 设备续航能力和用户体验。 2.采用低功耗设计技术，可以有效降低射频集成电路的功耗， 提高设备的工作效率和可靠性。
射频集成电路关键技术
▪ 射频集成电路关键技术：高性能滤波器设计
1.高性能滤波器是射频集成电路的重要组成部分，用于滤除无用的干扰信号，保证通信质量。 2.通过优化滤波器设计和制造工艺，可以提高滤波器的性能和稳定性，满足不断增长的通信需 求。
1.布局是将电路转换为实际芯片的关键步骤，需要根据电路设 计结果进行元件的布局和布线。 2.布局需要考虑电路的性能、可靠性、制造成本等因素，以实 现最优的布局方案。 3.常用的布局方法包括手动布局、自动布局等，设计师需要根 据实际情况选择合适的方法。
▪ 仿真
1.仿真是验证射频集成电路性能的重要手段，需要对电路进行 电气特性仿真、电磁场仿真等。 2.仿真结果需要满足系统指标要求，否则需要对电路进行修改 和优化。 3.常用的仿真软件包括HFSS、ADS等，设计师需要熟练掌握 这些工具的使用方法。
MMIC
MMIC是单片微波集成电路的缩写，是在半绝缘半导体衬底上用一系列的半导体工艺方法制造出无源和有源元器件，并连接起来构成应用于微波（甚至毫米波）频段的功能电路。
单片微波集成电路，即MMIC是Monolithic Microwave Integrated Circuit 的缩写，它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器（VCO）、移相器、开关、MMIC收发前端，甚至整个发射/接收（T/R）组件（收发系统）。
由于MMIC 的衬底材料（如GaAs、InP）的电子迁移率较高、禁带宽度宽、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。
国外概况自1974年，美国的Plessey公司用GaAs FET作为有源器件，GaAs半绝缘衬底作为载体，研制成功世界上第一块MMIC放大器以来，在军事应用（包括智能武器、雷达、通信和电子战等方面）的推动下，MMIC的发展十分迅速。
80年代，随着分子束外延、金属有机物化学汽相淀积技术（MOCVD）和深亚微米加工技术的发展和进步，MMIC发展迅速。
1980年由Thomson-CSF和Fujitsu两公司实验室研制出高电子迁移率晶体管（HEMT），在材料结构上得到了不断的突破和创新。
1985年Maselink用性能更好的InGaAs沟道制成的赝配HEMT（PHEMT），使HEMT向更调频率更低噪声方向发展。
继HEMT之后，1984年用GaAlAs/GaAs异质结取代硅双极晶体管中的P-N结，研制成功了频率特性和速度特性更优异的异质结双极晶体管（HBT）和HBT MMIC。
由于InP材料具有高饱和电子迁移率、高击穿电场、良好的热导率、InP基的晶格匹配HEMT，其性能比GaAs基更为优越，近年来随着InP单晶的制备取得进展，InP基的HEMT、PHEMT、MMIC性能也得到很大的提高。
电子科技中的射频技术与微波电路设计
电子科技中的射频技术与微波电路设计作为现代电子科技中的一个重要领域，射频技术与微波电路设计在许多领域中都扮演着重要的角色。
射频技术及微波电路设计涉及的广泛领域包括通信、雷达、卫星导航系统等，这些领域对于高频率射频电路的设计和制造的要求十分高。
在这篇文章中，我们将介绍射频技术与微波电路设计的基础知识、应用领域和未来发展趋势。
基础知识首先，让我们来了解一下射频技术与微波电路设计的基础知识。
所谓射频（Radio Frequency），是指高于一般电压、频率在3千赫到300吉赫之间的电磁波信号。
而微波（Microwave）则指频率高于1吉赫、波长约为1毫米至1米之间的电磁波信号。
射频技术与微波电路设计主要涉及到一些特定的电路元件和设备。
例如，射频功放器（RFPA）是射频电路中非常常用的设备，用于放大弱信号，使其达到能够被接收器处理和解码的程度。
微波电路设计中还包括一些被广泛应用的电路元件，如微带传输线、滤波器、方向耦合器（Directional Coupler）、功率分配器（Power Divider）等。
应用领域射频技术与微波电路设计的应用领域非常广泛，包括卫星通信、移动通信、雷达系统、医疗设备、无线网络等。
对于这些领域，高频率的射频技术和微波电路设计都是至关重要的，它们能够为这些设备提供稳定、高效的信号传输和处理能力。
其中，卫星通信是射频技术与微波电路设计的一个非常重要的应用领域。
卫星通信系统需要高频率、高精度的射频电路，以实现信号的传输和接收。
在这个领域中，微波电路设计和卫星通信系统的研究已经开始关注对天线和卫星通信系统中其他关键部件的研究和优化，以提高通信系统的性能和稳定性。
无线通信是另一个射频技术与微波电路设计的重要应用领域。
移动通信、蓝牙等无线通信技术中都需要高频率的射频电路和微波电路设计。
这些技术可以用于在不同设备之间传输数据、音频和视频信号。
未来发展趋势随着技术的不断进步，射频技术与微波电路设计领域也在不断发展。
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
学习电磁场和微波的人必读的几本好书
4～5是搞RFIC、MIC和MMIC的人的重要参考书。
6.《天线理论与设计》第二版，W.L.Stutzman著，朱守正等译，人民邮电出版社。
7.《天线理论与技术》，卢万铮著，西电出版社。
6～7对天线理论及数学工具讲的很透。
（听说孔金瓯和K.K.Mei一同去了浙江大学，浙大的弟弟妹妹有福了。） 3.《微波工程》，D.M.P源自zar，张肇仪等译，电子工业出版社。
搞微波和射频的人的经典入门教材。一些限于篇幅未详细讨论的地方都不厌其烦的列出了大量参考文献，超赞。
4.《微波固态电路设计》，I.Bahl等著，郑新等译，电子工业出版社。
1.《电磁场与电磁波》，B.S.Guru，机械工业出版社
非常好的电磁场理论入门书，全球经典教材
2.《电磁波理论》，孔金瓯著，吴季等译，电子工业出版社。
美国学界轰动一时的电磁波理论专著。内容丰富、涉及面很宽。内有大量与生产实际结合紧密的习题。是电磁场和微波专业学生提高理论水平的一本重要参考书。美中不足的是此中译本有不少错译、误译存在，所以我把英文影印版也买了。
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任意3-D仿真器 3-D平面仿真器 2.9-D平面仿真器 2.8-D平面仿真器 2.7-D平面仿真器 2.6-D平面仿真器 2.5-D平面仿真器
• EM仿真方法
电子科技大学
仿真方法 有限差分法(FDM) 有限元法(FEM) 矩量法（MoM） 边界元法(BEM） 模式匹配法 排队法 积分方程法 横向谐振法 频域法
13
• MMIC设计的电磁仿真软件
电子科技大学
• MMIC模型和设计技术
设计方法 器件特征化模型 器件分析/经验模型 电路仿真 全波EM分析 成本 高 低 中等 中等 时间 长 短 短 长 准确度 高 低 低 高 局限性 大 大 大 小
•电路和EM仿真器的特点比较
功能 模型参数范围 模型几何结构 元件间耦合 程序对仿真结果的影响 辐射效应 模式 电流分配，EM场可见性 电路仿真器 受限制 限于内置的器件模型 非常有限 非常有限 非常有限 无 无 EM仿真器 不受限制 任意 自动确定 自动确定 自动确定 全部 图形界面
5
•谐波平衡法
电子科技大学
谐波平衡法中电路划分
•Volterra级数分析法
Volterra级数分析法电路划分
6
电子科技大学
集总元件网络的 瞬时响应。能用 于检验放大器的 稳定性，观察其 非线性失真的效 果，仿真振荡器 起振过程。 卷积 频/ 多个任 非线性ODE 集总元件和分布 式元件网络的瞬 分析 时 意时变 时响应，与瞬时 域 信号 分析法相同。 瞬时 时 分析 域
√ √ √ √
√ √
√ √ 11 √
•商业MMIC器件参数提取及模型程序
电子科技大学
• Agilent IC-CAP
器件类型 BJT 可用模型 BCTM VBIC BJT模型，Philips MEXTRAM BJT模型，Gummel-Poon模型，Agilent HF Gummel-Poon模型，EEBJT2 BJT BSIM3v3.1；BSIM1,2；UCB MOS level 2.3,Agilent level 3，Agilent EEMOS1 MOSFET，Agilent Root MOSFET 模型 Curtice，Statz，Agilent EEFET3， Agilent Root MESFET Agilent，EEHEMT1，Agilent Root HEMT 12 Si TFT，p-SI TFT
14
• 全波EM仿真与分析的必要性
电子科技大学
芯片-芯片间互连特性分析
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螺旋电感电路模型
• EM仿真器类型
电子科技大学
EM仿真器类型
注释(功能) 计算3-D场和电流在任意的3-D物体 计算3-D场，但是仅允许2-D电流在平面 层和平面电流在层与层之间 允许非均衡电流（不必正交于界面）在 导通层和表面之间 允许非均衡垂直电流（正交于界面）在 导通层与表面之间 允许非均衡的垂直电流（正交于界面） 在小直径导通层之间 允许有限的均衡垂直电流（正交于界 面）在小直径导通层之间 计算3-D场，但仅允许2-D电导和电流在 16 平面层
9
•Fabrication Process control Monitor (PCM)
电序
电子科技大学
仿真功能
Agilent ADS Unix/PC √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Ansoft Serenade PC √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
4
电子科技大学
谐波 平衡 分析
频 域 和 时 域
多个大 信号正 弦信号
复杂线性 代数方程 式，DFT和 非线性普 通差分方 程（ODE）
功率放大器、混频 器和振荡器等器件 的大信号稳态性 能。能计算稳态振 荡条件、互调失 真、转换损耗、输 出功率等参量。
Volt 时 erra 域 级数 分析
多个大 非线性ODE 弱非线性放大器、 信号正 混频器、振荡器等 弦信号 器件的精确大信号 稳态性能。
MOSFET
MESFET HEMT TFT
• Optotek LASIMO
电子科技大学
器件类型 I ds(MESFET)
可用模型 Curtice，Statz，Materks-Kacprzak， Triquint （TOM） 高级 Curtice, Curtice-Ettenberg, Lebovic-Zuleeg 连接模型，Statz，物理基础模型 Curtice, 高级Curtice 物理基础模型 Curtice,接头，TOM3，Alpha Model(AOM)
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第三章 ＣＡＤ技术
• MMIC设计流程
1
• MMIC设计平台
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• MMIC CAD 特点
CAD程序作用是为设计者提供一套工具的知识 和技能，使设计更高效和有组织性。 •电路示意图捕获器 •支持工具库 2 •分层设计能力
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•电路元件库 •仿真控制功能 •最优化仿真功能 •电路版图设计功能
•电路仿真器
集成CAD程序包中有许多不同的仿真器用 于仿真MMIC电、热、成品率的特性。每一种 仿真器在什么域(时域、频域、时域+频域) 中进行? 什么激励? 仿真什么特征? 应用在 什么器件?都有响应的说明。
3
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•常见常用的电路仿真器
数学 解法 应用和实例
仿真 域 激励 器
DC分 频 多个DC 非线性 建立工作状态，描绘 析 域 电平 代数方 DC偏压曲线。 程 线性 频 单个小 复杂线 小信号稳态特性。计 分析 域 信号正 性代数 算网络参数，MAG，双 弦信号 方程 端口同时共扼匹配条 件，等增益圆，稳定 性因子K，等稳态圆。
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混合 时 模式 域 分析
成品 率分 析
无 域 或 频 域
多个任 意调制 大信 号，和 /或数 字输入 单个小 信号或 多个大 信号正 信号
数字逻辑 仿真器， 瞬时、卷 积或包络 仿真器 DC、线性 或谐波平 衡仿真器
模拟元件和数字元 件构成的子系统性 能。
电路元件公差对电 路成品率影响的统 计估计。
内存需求 大 非常大 中等至大 中等 中等 中等 小至中等 小至中等 小
CPU时间 大 中等至大 中等至大 中等至大 中等 小至中等 小 小至中等 小至中等 小
灵活性 非常好 非常好 非常好 非常好 非常好 好 好 好 有限 中等
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传输线矩阵法(TLM) 中等至大
•EM仿真流程
电子科技大学
18
EM仿真器中仿真流程图
7
多个任 非线性ODE 意时变 信号
电子科技大学
噪声 频 分析 域
单个小 /大信 号正弦 信号
噪声相关 系数矩阵 级联方程
包络 频/ 分析 时 域
多个任 意调制 的大信 号正弦 信号
按一定时 间间隔重 复谐波平 衡法
线性或非线性网 络的噪声性能。 能估计双端口网 络的噪声系数， 振荡器的相位噪 声。 非线性网络对输 入的调制信号的 响应，仿真非线 性失真效应特别 有用。
电子科技大学
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EM仿真过程
•商业EM仿真软件
电子科技大学
程序名称
Ansoft’s HFSSTM FullWareTM MomentumTM EnsembleTM EM SuiteTM IE3DTM FidelityTM EmpireTM ConcertoTM XFDTDTM EMA3DTM Microwave StudioTM EMSightTM EMpowerTM MEFiSTo-2DTM MafiaTM
AWR MWO PC √ √ √ √
Cadence Analog Artist PC √
Optotek MMICAD PC √ √
Eagleware Cenesys PC √
平台 DC 线性 谐波平衡 Volt 级数 瞬时 卷积 噪声 包络 混合模式 成品率 布局 EM仿真
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Cgs和Cds (MESFET) I ds (HEMT) Cgs和Cds (HEMT) 可重置器件
•IMST GmbH TOPAS
MESFET/HEMT通用非线性模型!
•IMST GmbH COPLAN
CPW元件种类 分布式 集总/耦合线 可用的模型 线，开路，短路，间隔，步进，渐变线，空气桥， 接头，交叉线，互联金属通孔，N路耦合线 交指型电容，矩形螺旋电感，薄膜电阻，MIM电容
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• 作业
电子科技大学
阅读下列参考书 1. Maas S., “Nonlinear Microwave and RF Circuits”, Second Edition, Artech House, USA, 2003. Mass, S., “Nonlinear microwave circuits”, Artech House, USA, 1988. 2. Rodrigues P. J. C., “Computer-aided analysis of nonlinear microwave circuits”, Artech House, USA, 1998.
EM仿真方法
有限元法 有限元法 矩量法 矩量法 矩量法 矩量法 时域有限差分法 时域有限差分法 时域有限差分法 时域有限差分法 时域有限差分法 PML近似时域有限差分法 频域矩量法 排队法 传输线法 有限积分法
独立版本
是 是 否 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 否 是 是
平台
PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix PC/Unix Unix PC PC PC PC PC/Unix
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