1. 研究目的与意义
随着信息时代的到来,人们对无线通信技术要求越来越高。射频功率放大器(rf pa)应运而生。射频功率放大器应用在各种无线收发模块当中,包括手机、对讲机、收音机等手持终端设备上,是这些无线收发模块的核心部分。射频功率放大器在现代通信系统中的主要作用是在指定频段高效率的放大射频小信号,然后通过馈线系统传送到发射天线中。
目前常用的半导体材料有很多种,例如:硅(si)、硅锗(sige)、砷化镓(gaas) 和氮化镓(gan)等,器件结构则包括mos、hbt和hemt等。cmos工艺虽然已经比较成熟,但si cmos功率放大器的应用并不广泛。成本虽然便宜但是cmos功率放大器的版图面积大,再加上它的线性度,输出功率,效率等方面性能较差,故在设计rf pa时cmos工艺不是首选。
砷化镓异质结双极型晶体管(gaas)在高频时具有线性度好,功率密度大等优点,广泛应用于射频功率放大器的设计,所以功率放大器的主流工艺依然是砷化镓(gaas)工艺。但是gaas材料的导热系数小,放大器会因此产生严重的热效应,从而导致hbt晶体管的温度上升,hbt器件电学性能发生变化,进而影响甚至恶化射频功率放大器的输出特性。因此,针对hbt射频功率放大器的热效应的研究以及解决方案迫在眉睫。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:
功率放大器大功率输出产生严重热效应,致使功放性能退化,为得到优良性能的射频功放,应解决热效应瓶颈问题。本课题拟通过对散热结构优化设计,通过改善散热环境,增加散热路径,使得功放温度降低,并使得温度分布较均匀。借助于仿真软件comsol,得到温度较低且均匀分布的优化结构。
预期目标:
3. 研究的方法与步骤
拟采用研究方法:由于hbt射频功率放大器的热特性并不稳定,在小面积晶体管和大面积功率晶体管中都出现了不均匀的温度分布。阵列中温度不均匀性是阵列大小,偏置电平和环境温度所引起的。故模拟这三个要素对文温度的影响大小。设计一款散热效率较高结构的功率放大器,包括原理图以及comsol仿真调试结果,提供相应的理论证明,并提供相应仿真结果,对结果进行最高结温、温度分布等分析。
步骤:
1.对所学功率放大器,电路分析以及高频电子线路进行重点复习,并且提前做好资料整理工作,多去了解涉及高频电子论文,对设计有一个整体上的认识。
4. 参考文献
[1]李诚膽,陈志坚,王永平等. ingap/gaas hbt射频功率放大器在片温度补偿电路研究[j]. 中国集成电路. 2010, 11: 57-61.
[2] 张彦斌. 功率放大器散热优化设计[c]. 中国电子学会电子机械会议论文集. 云南,2007, 10:324-330.
[3] 张涛. 基于ltcc技术的平衡式功率放大器设计与热分析[d]. 西安电子科技大学,2013.
5. 计划与进度安排
(1)2022.12.26-2022.01.23 查阅资料,进行外文资料翻译。
(2)2022.03.02-2022.03.13 翻译修改,撰写开题报告。
(3)2022.03.14-2022.03.20 列写论文初步提纲,掌握放大器相关知识。
