微波集成电路学习资料3：微波混合集成电路

下变频器
10MHz 外参考源
LNA AMP
LNA AMP
Amp
HMC-ALH364 G： 21dB
OIP3: 17dBm
NF: 1.9dB
HMC329 L： 9.5dB
IIP3: 19dBm
LO-IF: 35dB
低通
HMC397
滤 波 器 G： 15dB
L=1.5dB P1: 15dBm
HMC659 G： 19dB
3.2微带集成电路中的不连续性
微带线不连续性等效电路分析方法：
假设微带线上传输的TEM模，且不连续区域远小 于工作波长，分析方法可以分为三个步骤：
场结构分析， 确定是容性还 是感性
确定合适的 电路模型
用数学或实验 方法确定元件 值
3.2微带集成电路中的不连续性
微带集成电路中不连续性 类型：
➢微带开路端/端节线； ➢微带线的阶梯跳变； ➢微带间隙； ➢微带线的拐角； ➢微带线T接头； ➢微带线十字接头;
平面集成 电路
有源和 无源器 件
3.1概述
有源器件方面：
3.1概述
3.1概述
集成电路技术方面：
➢1950s,平面传输线概念被提出； ➢1960s, 带状线、微带线问题解决，微波 集成电路（MIC）开始发展; ➢1970s,氧化铝基片和薄膜工艺发展，使 得MIC进入高速发展期； ➢1980s, MIC基本成熟。
➢边缘电荷积聚（C）；
开路线缩
➢过剩电荷相关的电流流动（L）； 短效应，
➢能量辐射（R）；
长度为∆l;
➢介质板内外的表面波（厚基板）。
3.2.2微带线的开路端/截断端
3.2.3微带线的阶梯跳变
两条不同特性阻抗微带线的连接点，低特性阻 抗线的电流密度变小，导致面电荷密度也较少。
微带宽度跳变区域电流示意图和等效电路
或并联谐振回路。
3.2.8微带线实现集总元件
L C
L C
3.2.8微带线实现集总元件
➢如果是一个串联谐振和一个接地的并联 谐振相互级联，其响应又如何？
d
CL LR
. . . CR
LL. . .
3.2.8微带线实现集总元件
微带T接头等效电路
3.2.7微带线十字接头
• 微带线十字接头的设计资料不多，主要是实验 的方法来确定其性能。
微带线十字接头及其等效电路
3.2.8微带线实现集总元件
1.串联电感和并联电容
等效
L/2 L/2
Zc
L Zcl 2 2v p
l
一段无耗短传输线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
C Ycl
T型集总元件电路
vp
➢若Zc大，则L大， C小可忽略,等效为串联电感； ➢若Zc小，则C大， L小可忽略,可等效为并联电容.
OP1: 26dBm
数字 衰减器
衰减器
HMC425 L： 3dB TTL控 制
HMC463 G： 14dB
P1: 19dBm
电 阻 π型 衰减器
微带带通 滤波器
L=2.5dB
3.2.2微带线的开路端/截断端
➢λ/4开路线; ➢微带到波导探针过渡; ➢微带线匹配枝节; ……
3.2.2微带线的开路端/截断端
直接的直角拐角会产生较大反射。为了减小反射，把拐角 的外部切成 斜角，利用两次反射的相互抵销达到匹配。斜 角边长是使两次反射 “抵消”的关键。
微带匹配拐角（a）50欧姆；（b）任意宽度
3.2.5微带线拐角
3.2.5微带线拐角
3.2.6微带线T接头
• 微带T 型接头在微带电路中应用广泛，如分支 线电桥等。
求偶模电容Ce
3.2.4微带间隙
二、两条微带反对称馈电，这时候，C12等于两 个串联，中心点等效为接地。
求奇模电容Co
C1
1 2
Ce
11 C12 2 Co 4 Ce
3.2.5微带线拐角
在拐角地区如同有一个并联电容，路径的 加长如同是两段短传输线或是两个电感。
直角拐角电流示意图和等效电路
3.2.5微带线拐角
3.1概述
微波电路元件 ➢集中参数元件
与频率无关的参数，例： L、C、R。由于元件尺 寸远小于工作波长，可近似认为传播过程中不存 在相位变化。
➢分布参数元件
元件尺寸与工作波长可比拟（~λ/10）时，采用分 布参数传输线，如同轴线、微带线等。
1 inch=25.4mm的导线可以产生的电感为10nH，在1GHz时的阻 抗为63欧姆。
第三章 微波混合集成电路
目录
3.1 概述 3.2 微带集成电路中的不连续性 3.3耦合微带线定向耦合器 3.4微带线三端口功率分配器 3.5微带线混合集成晶体管放大器 3.6微带集成电路结构相关问题
3.1概述
体积大、笨重，无法满足机 载、星载等要求
AWS-1 was Decca Radar’s
first S-band(2.7 to 3.1 GHz) seagoing radar. 信号源采用磁 控管，传输线 采用波导立体 电路.
• 当介质基片厚度一定时，微带宽度W↘，则Zc↗； ➢一段窄的短微带线可等效为串联电感；
➢一段宽的短微带线可等效为并联电容。
3.2.8微带线实现集总元件
2. 微带电容元件
（a）间隙电容 （b）交指电容（c）中心导体上的迭层电容
电容值较小
电容值较大
电容值最大
3.2.8微带线实现集总元件
3. LC串联谐振电路 • 在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于串联
3.1概述
3.1概述
混合集成电路应用:
毫米波T/R组件
低噪放 混频器
倍频器
3.1概述
本章将从工程设计角度出发，主要介绍 如下内容： • 1．微带电路设计的相关问题。 • 2．基本微带元件。 • 3．部分重要的固态电路。
3.2微带集成电路中的不连续性
3.2.1 概述
当微带电路产生不连续性时，将带来如下影响： ➢第一，不连续性区域将发生能量的存储； ➢第二，产生反射波； ➢第三，场通过连续性区域后重新沿均匀线传输 时，与进入不连续性区域之前有所不同，时延 效应将产生相位上的变化，而不连续处存在的 损耗将产生信号幅度上的变化。
3.2.3微带线的阶梯跳变
E面:与电场矢量平行的平面 H面:与磁场矢量平行的平面
对偶波导模拟法
3.2.3微带线的阶梯跳变
3.2.3微带线的阶梯跳变
3.2.4微带间隙
微带间隙及其等效电路
两条微带通过一个串联电容； 两条微带的截断端与导体衬底之间等效于各并联一个电容
Ce
3.2.4微带间隙
由于这个 型网络是对称的，所以可以采用下列两个 条件进行求解： 一、两条微带线对称馈电，使两个截断端之间没有电 压，即C12等于短路