微波集成电路及其CAD概念综述

微波集成电路及其CAD概念综述微波集成电路及其 CAD 概念综述

第1章

绪

论

微波电路开始于 40 年代应用的立体微波电路 [1]，它是由波导传 输线、波导元件、谐振腔和微波电子管组成。随着微波固态器件的发 展以及分布型传输线的出现， 60 年代初，出现了平面微波电路，它 是由微带元件、集总元件、微波固态器件等利用扩散、外延、沉积、 蚀刻等制造技术将这些无源微波器件和有源微波元件制作在一块半 导体基片上的微波混合电路 [2]，即 HMIC。它属于第二代微波电路。 与以波导和同轴线等组成的第一代微波电路相比较，它具有体积小、 重量轻等优点，避免了复杂的机械加工，而且易与波导器件，铁氧体 器件连接， 可以适应当时迅速发展起来的小型微波固体器件。 又由于 其性能好、 可靠性强、 使用方便等优点， 因此即被用于各种微波整机， 并且在提高军用电子系统的性能和小型化方面起了显著的作用[3]。 70 年代，GaAs 材料制造工艺的成熟，对微波半导体技术的发展 有着极为重要的影响。 GaAs 材料的电子迁移率比 Si 高七倍，而且漂 移速度也比 Si 高的多，这种高频高速性能是由其材料特性决定的。又 由于 GaAs 材料的半绝缘性 (其电阻率可达 105Ω /cm)可以不需要采用 特殊的隔离技术而将平面传输线，所以无源元件和有源元件集可以成 在同一块芯片上，更进一步地减小了微波电路的体积。 正是由于 GaAs 技术的问世与 GaAs 材料的特性而促成了由微波 集成电路向单片集成电路的过渡。与第二代的微波混合电路 HMIC 相 比较， MMIC 的体积更小、寿命更长、可靠性高、噪声低、功耗小、 工作的极限频率更高等优点。 例如在在 HMIC 与 MMIC 就高增益放大 器的比较中可以发现（见表 1-1） [4]：放大器的尺寸， MMIC 元件数， 连线接头数均比要 HMIC 少，且二者的电器性能相近，MMIC