《电子信息科学与技术导论》第九章微波器件与微波集成电路.pptVIP

MMIC芯片组件封装结构示意 MCM封装技术可实现微波组件的三维结构，缩小了体积，提高了设备可靠性。该技术已从军用向民用扩展，如汽车雷达（76GHz-77GHz的MMIC模块）巡航控制、无线局域网收/发模块、通信网络组件、蓝牙收/发模块和天线开关模块、手机等设备中。它有广扩市场。 9.5 微波电路与系统 设计工具简介 一、以Virtuoso模拟/数字混合射频仿真软件为例，简介版图设计 第一步，根据设备指标需求，拟定系统组成框图（以5.25GHz 典型高频收发系统为例）给出各单元电路的性能指标及各单元的电原理图。 典型射频收发系统原理电路 第二步，射频收发系统的整体电路仿真 各单元电路位置布局 系统芯片测试点设置 把所有模块连成系统，加上衬垫、静电保护等构成一个完整的芯片系统。设置测试点，对这个系统加上激励信号，观察输出，进行仿真测试。 第三步，输出版图，并进行后仿真 单片射频收发芯片版图 后仿真包括：全面测试系统性能、干扰、稳定性等。观察各项指标是否符合预定要求。后仿真是系统级 在各项指标符合要求后，可进行下一步生产版图的设计。通常生产版图是由生产厂完成。 版图设计（电路仿真）是一个反复进行的过程，其中包括修改单元电路方案、调整元件参数、版图布局等，最终才能达到系统的整体优化。 小结 微波电路的设计仿真软件是电子信息系统、器件或单元电路模块设计广泛采用的工具，这不仅可大大提高了设计效率、质量，同时也是技术工作方式的变革：懂得系统原理，具有实际知识，会使用仿真软件，就可以设计出系统。了解电路设计工程实际中的这一状况，应有助于大学专业课程的学习与能力培养。 传统的设计方法已经不能满足微波电路设计的需要,使用微波EDA （Electronic Design Automation）软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。 二、微波电路设计的发展趋势 电路的尺寸 要求越做越小 电路的功能 越来越多 对电路的指标 要求越来越高 系统的设计 越来越复杂 设计周期 越来越短 微波EDA 工具是电磁场理论数学方程求解的计算机程序化。学好“高等数学”将有助于从事创新设计软件工具开发。 三、常用设计仿真软件 1，基于矩量法的微波仿真软件 ADS仿真软件 Sonnet仿真软件 Zeland IE3D仿真软件 Microwave Office 软件 Ansys公司的FEKO 软件 nsoft Designer 2，基于时域有限差分法的微波仿真软件 Zeland FIDELITY 仿真软件 IMST Empire 仿真软件 XFDTD 仿真软件 3，其它微波仿真软件 Ansoft HFSS有限元的微波仿真软件 时域积分法（FITD）仿真软件 模拟/数字混合射频仿真软件（Virtuoso ） 仿真软件众多，这是当前电子系统工程师的最重要的设计工具之一。各软件工具都各具特色，只有在要应用时才需要去详细熟悉、掌握。 9.6 我国微波集成电路 状况 MCM技术有二维和三维。国外二维MCM技术己成熟，三维MCM系统集成技术在高速发展。目前，国外三维MCM技术主要应用于航天、航空、军事和大型计算机等领域。 目前我国微波集成电路的发展水平和国外有较大差距，微波薄膜电路完全依赖进口，如涉及敏感频段（如毫米波）往往设置了种种限制，已成为制约我国微波产业技术水平提升的瓶颈。 其差距主要表现在：一是单片微波集成电路（MMIC）制造技术，二是多芯片组件（MCM）技术。目前，MCM技术已经获得了十分成功的应用。除军事应用外，在移动通信、汽车电子、笔记本电脑、办公和消费电子等领域也己应用广泛。而有关MCM技术的实用化工作在我国尚属起步阶段。 发展微波集成电路不只是技术问题、产业问题，而且是关系我国能否自主发展高端国防电子信息产品的战略性问题。 本章小结 本章着重介绍了微波的特点、微波元器件及微波集成电路的概况。平面微波电路包含：建立在微带传输线和分立半导体元件基础上的微波混合集成电路，以及建立在半导体集成电路工艺基础上的单片微波集成电路（MMIC）。多芯片组件（MCM）是当前微波技术发展重点方向，是众多无线通信系统、雷达等军事电子设备皇冠上的一块宝石。 无线通信，包括移动通信、无线接入、卫星通信和GPS等，这些设备都工作在微波波段；如果再加上微波在军事方面的应用，微波技术在整个电子信息技术中的作用不可低估，同20年前相比微波技术的应用是大大普及了。 微波硬件技术的发展和一个国家的工业基础有关，是材料、工艺、装备和人才的结合。我国在这一技术领域的进步虽然很快，但差距仍很大，迎