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本文针对射频LDMOS器件的国产化,对RF-LDMOS器件的研制进行了仔细的研究分析,对器件设计,流片、测试夹具制作和功率放大器设计进行了详细讨论。本文的主要内容为:
(1)本文研究了不同漏压的LDMOS工艺参数和器件设计,并且进行了流片验证,测试结果满足设计目标。
(2)对栅宽0.4mm的LDMOS器件进行了小信号建模研究,提出了完整的模型参数提取流程,参数提取后的仿真结果与实测结果吻合很好。
(3)在工作状态下对栅宽90mm LDMOS封装管进行频谱测试,发现存在严重的低频振荡现象,对振荡原因进行了大阻抗分析,根据分析结果提出了低阻抗测试夹具的解决方案,且对低阻抗测试夹具进行设计和制作。测试结果和仿真结果吻合较好。采用低阻抗测试夹具进行测试必然引入夹具本身的固有参数误差,因此本文对此误差文件产生原理进行分析,提出改进的TRL校准算法,通过此算法可以准确提取出低阻抗测试夹具的误差矩阵,进而可以对测试固有误差进行去嵌入。采用此夹具和TRL校准算法准确得到了栅宽90mm和448mm LDMOS晶体管的输入阻抗和输出阻抗。
(4)通过Load-pull负载牵引系统对栅宽90mm的LDMOS封装管进行功率测试,频率960MHz下增益压缩ldB的输出功率为l14W,增益为16.6dB,功率密度为1.26W/mm;栅宽448mm封装管的为P1dB为516W,增益为16dB,功率密度为1.14W/mm。
(5)具体阐述了两种功率放大器设计方法,小信号S参数设计方法和大信号设计方法。采用小信号S参数设计方法对栅宽448mm LDMOS封装管进行匹配电路设计,在960MHz得到422W的脉冲输出功率,同时PCB的S参数测试结果和仿真结果吻合的很好,也验证了低阻抗测试夹具的准确性和TRL算法的正确性。