江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍( 二 )


MMIC中最常用的传输线称为微带线 ， 它由介质基板上的金属轨道走线组成的 ， 背面有无限接地层 ， 如图3所示 。 轨道走线宽度和基板高度具有有限的尺寸 ， 并且接地平面和基板宽度以及长度被假定为无限大 。
电场主要限制在轨道走线的下方 ， 但它确实从轨道走线的边缘延伸了很长的距离 。 微带传输线的特性主要由轨道走线的宽度与电介质高度的比（w / h）决定的 ， 因为它们对电场和磁场模式存在主要的影响 。 如图3所示 ， 宽度与基板高度相似的走线轨道 ， 具有更多的平行度轨道走线下方的电场 ， 类似于平行面板电容器 ， 因此看起来更具电容性 。 而如图4所示 ， 宽度比基板高度窄得多的轨道走线具有紧密堆积的磁场线 ， 看起来更像是简单的导线;因此 ， 它表现得更具电感性 。 这些场模式还显示了最小走线轨道间隔距离的经验法则如何与走线轨道和基板尺寸相关 。 经验法则是 ， 金属走线轨道应该与边缘分开一个基板高度或者三个走线轨道宽度（以较小者为准） ， 以允许合理地靠近放置 ， 保持轨道走线之间的耦合程度最小 。
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍
本文插图

图3、通过宽微带传输线的剖面图 ， 图中显示出了电场和磁场模式
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍
本文插图

图4、窄微带传输线的剖面图 ， 显示出了电场和磁场模式
无限短的均匀传输线的等效电路如图5所示 ， 其中R是每单位长度的电阻 ， L是每单位长度的电感 ， G是每单位长度的电导 ， C是每单位的电容长度 。 完整的传输线是无限数量的这些组件级联起来的 。 当将其应用于微带线时 ， R表示导体和介电损耗 ， G表示基板的有限电导;这些是二阶效应 ， 并且在简单的传输线分析中可以忽略不计 。
在这种情况下 ， 传输线的特征阻抗由方程（4）给出 ， 沿传输线的传播速度由方程（5）给出 。
特征阻抗：
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍
本文插图

方程（4）
波的传播速度：
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍
本文插图

方程（5）
公式(4)还表明 ， 窄轨道走线将比宽轨道走线每单位长度更具电感性 ， 因此窄轨道走线将具有更高的特征阻抗 ， 而宽走线轨道的单位长度更具电容性 。
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍
本文插图

图5、无限小的传输线部分的等效电路
从图3和图4中还可以看出 ， 沿微带传播的电磁波的电场和磁场分量位于衬底电介质内和衬底上方的空气内 ， 这使微带成为不均匀的传输线 。 这意味着在微带线中的传输模式不会是纯横向电磁（TEM ，transverse-electro-magnetic）模式 ， 因为电磁波在这两种电介质中的传播速度是不同的 ， 因此不能维持单个TEM模式 。 实际传播模式是横向电（TE）和横向磁（TM）模式的混合 ， 其在每个电介质中具有相等的传播速度;这被称为准TEM模式 ， 并且可以近似被认为是在均匀电介质内行进的纯TEM模式 ， 其具有的“有效”相对介电常数（ξeff）介于基板衬底的相对介电常数（ξr）和空气的相对介电常数（1）之间的值 。 宽走线轨道的有效介电常数的值将倾向于基板材料的相对介电常数 ， 因为大部分电场将位于轨道走线的下方和介质基板中 ， 并且窄轨道的值将倾向于在基板材料和空气的相对介电常数之间的平均值 ， 因为电场几乎在它们之间共享 ， 如方程（6）所示 。
有效相对介电常数ξr的范围：
■MMIC设计中的异质结双极晶体管(HBT)和二极管以及传输线介绍


推荐阅读


上一篇：『cnBeta』本周一颗小行星与地球同步轨道卫星“亲密接触”

下一篇：「互联网圈里人」腾讯控股基础研究——微信