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发信人: dashou (大兽), 信区: Microwave
标  题: MMIC设计中的模型和建模方法！！
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Dec 18 08:57:11 2004), 站内

1．器件模型和建模

模型即器件的数学表征,建模就是根据器件的物理结构、工作机理和不同的工作状态
,采用相应的电磁场分析方法或参数测试提取分析方法建立其数学表达式。

器件模型通常可以分为物理分析模型和工程应用模型。

精确的器件模型是单片微波集成电路CAD设计的基础。有了精确的器件模型,就可以
准确预测微波电路的非线性行为,如增益压缩、饱和功率和谐波畸变等。

1.1　物理分析模型

物理建模是根据器件的几何尺寸、材料参数等采用电磁场分析等方法进行二维、三
维电磁场仿真,如时域差分法、矩量法、有限元法、谱域法等,可对LCR,微带线进行
仿真,还包括各种波导、天线以及特殊器件和非规则的三维电路等,并可获得精确的
S参数及等效电路参数,这方面功能较强的有HFSS、Maxwell、IE3D等软件。另外,对
MESFET、HEMT、HBT等有源器件还可以采用器件数值仿真分析方法,给出这些器件的
电场、电势及载流子浓度分布及器件的I-V曲线、正向导通、反向击穿等特性。

物理模型比较适合于分析没有成熟模型定义的新结构器件,只需知道物理结构即可仿
真器件特性,在器件制作完成后,可与参数提取的模型进行比较验证。然而由于材料
参数变化、工艺制造误差等多种因素的影响,物理建模通常不能很好地反映工艺实际
制作器件的特性(尤其是有源器件),以其为基础进行电路设计,将会引入许多误差,导
致MMIC的实验结果与预期值相去甚远。

1.2工程应用模型

工程建模是针对实际工艺制作的不同器件,采用相应的参数提取技术,用参数拟合和
优化的方法得出制作单片电路所需的各种器件模型,它能很好的表征实际器件的DC和
RF特性,并可直接应用于微波CAD软件进行分析设计。

工程模型的优点在于不需要具体给出器件的物理结构,而是通过参数测试拟合的方法
建立模型或通过大量的参数测试建立数据库,直接用于CAD仿真分析,在实际应用中比
物理模型更为准确。目前国外大多数Foundry生产线都是采用这种方法建立起适用于
自身工艺制造技术的工程模型,以对外提供加工服务。

工程模型由无源器件模型和有源器件模型组成。无源器件模型包括MIM电容、螺旋电
感、金属薄膜电阻、体电阻、空气桥、背孔以及各种微带线模型等,由于较为简单,
通常可以由三维电磁场仿真软件计算或直接实测得到其模型参数;有源器件模型包括
MESFET、HEMT、HBT等,需分别建立小信号线性模型、大信号非线性模型及开关控制
模型等,主要通过参数测试提取建模的方法得到。

MMIC建模的方法！！


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