一種基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法
2023-07-31 13:49:51 1
專利名稱：一種基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法
技術領域：
本發明涉及集成電路設計技術領域，尤其涉及一種基於Ansoft HFSS製備微波混合集成電路的方法。
背景技術：
微波電路開始於40年代應用的立體微波電路，由波導傳輸線、波導元件、諧振腔和微波電子管構成。隨著微波固態器件的發展以及分布傳輸線的出現，60年代初，出現了平面微波電路，平面微波電路由微帶元件、集總元件、微波固態器件等利用擴散、外延、沉積、 蝕刻等製造技術將這些無源微波器件和有源微波元件製作在一塊半導體基片上的微波混合電路。平面微波電路的特點是根據微波整機的要求和微波波段的劃分進行設計和製造， 所用集成電路多是專用的。同第一代微波電路相比較，平面微波電路具有體積小、重量輕等優點，避免了複雜的機械加工。
微波混合電路常規的設計方法，是利用Agilent EESof Advanced DesignSystem(ADS)軟體進行設計，並僅對其中的微帶線進行電磁場(EM)仿真。由於沒有考慮其他無源元件如電感、電容表面高頻傳輸線分布效應，所製造出來的電路工作頻率經常往低頻偏移，而且電路裝配也不可靠。為了應對現代通訊系統日益嚴格的要求。有必要採用新的設計方法，保證微波電路設計與裝配後的一致性。
以下分別介紹微波電路常用指標的定義及其說明
1、散射參量(S參量)
在絕大多數涉及射頻系統的技術資料和數據手冊中，經常用到散射參量。其原因在於，實際射頻系統的特性，不能再採用低頻應用中經常採用的終端開路、短路的測量方法。經常用於描述二埠網絡的Z參量、Y參量、h參量以及ABCD參量所必須的開路、短路條件在射頻以及更高頻情況下都不再嚴格成立。S參量表達的電壓波，它使工程師可以用入射電壓波和反射電壓的方式定義網絡的輸入輸出關係。具體四個S參量的意義分別表示為
權利要求
1.一種基於Ansoft HFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，該微波混合集成電路是由輸入匹配網絡、電晶體和輸出匹配網絡依次級聯構成的微波放大電路，該方法包括確定源、漏阻抗設計輸入輸出匹配網絡的原型電路；利用Ansoft HFSS進行分段優化設計；對穩定網絡的原型電路進行設計；對輸入部分電路進行優化設計；將該輸出網絡與該輸入電路仿真data導出到ADS中，與有源器件進行電氣互聯，判斷電路是否在達到所期望的要求，包括增益和穩定性，如果是，設計完成；如果不是，再次對電路進行細調優化，直到達到要求為止。
2.根據權利要求1所述的基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，所述確定源、漏阻抗的步驟包括基於提供的有源器件，利用Agilent的Advanced Design System進行Ioadpull仿真， 根據仿真結果，得到最佳負載阻抗及其對應的源阻抗；或者由Ioadpull測試得到相應的源、漏阻抗。
3.根據權利要求1所述的基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，所述設計輸入輸出匹配網絡的原型電路的步驟包括利用 Advanced Design System 中的 Smith chart Utility 或 MatchingUtility,採用理想電感、電容或微帶設計輸入輸出匹配網絡原型。
4.根據權利要求1所述的基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，所述利用Ansoft HFSS進行分段優化設計的步驟包括步驟A、按照Advanced Design System設計好的匹配網絡原型，將匹配電路分成微帶、 電感和其他無源元件三部分，在微波混合電路中，電感常用金絲線實現；步驟B、在Ansoft HFSS中，準確設定激勵lumped port兩埠阻抗，對微帶線進行變量掃描、優化，使其Sll或S22達到最佳；步驟C、採用步驟B中的方法，設置好激勵埠阻抗，對匹配電路中的其他無源部分如電容或電阻進行優化，使其Sll或S22達到最佳；步驟D、再次更改設定兩端激勵阻抗值，在優化好的微帶、其他無源部分之間加上金絲線，調整其高度、角度，再次進行優化，使整個匹配電路的Sll或S22達到最佳。
5.根據權利要求1所述的基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，所述對穩定網絡的原型電路進行設計的步驟包括將在Ansoft HFSS中優化設計好的輸入輸出穩定網絡的仿真data導出到ADS中，作為相應部分電路的代表與有源器件相連，設計穩定網絡電路原型。
6.根據權利要求1所述的基於AnsoftHFSS製備微波混合集成電路的方法，其特徵在於，所述對輸入部分電路進行優化設計的步驟包括在Ansoft HFSS中，將穩定網絡進行建模並與輸入匹配網絡相連，形成整個電路的輸入部分，通過優化穩定網絡並細調輸入匹配網絡，使其Sll或S22達到最佳。
全文摘要
本發明公開了一種基於Ansoft HFSS製備微波混合集成電路的方法，包括確定源、漏阻抗設計輸入輸出匹配網絡的原型電路；利用Ansoft HFSS進行分段優化設計；對穩定網絡的原型電路進行設計；對輸入部分電路進行優化設計；將該輸出網絡與該輸入電路仿真data導出到ADS中，與有源器件進行電氣互聯，判斷電路是否在達到所期望的要求，包括增益和穩定性，如果是，設計完成；如果不是，再次對電路進行細調優化，直到達到要求為止。本發明在滿足全頻段穩定的前提下，實現了微波混合集成電路規定的工作頻率、增益和輸出功率，同時使微波混合集成電路具有很好的可操作性。
文檔編號G06F17/50GK102542075SQ20101057826
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者劉新宇, 戈勤, 陳曉娟 申請人:中國科學院微電子研究所