單晶微波積體電路技術之研發

Abstract

單晶微波積體電路(MMIC)為一仍在發展中的技術 ,並將在未來的商業及軍事的系統中扮演一重要 的角色.此種電路集合主動及被動元件在同一晶 片上來達成各種的電路功能:如訊號放大,開關交 替,濾波等等.因此,與傳統的混成微波電路相較, MMIC有下列之好處:高可靠度,體小,質輕,可大量生 產,及低價格.MMIC技術之發展,已顯示出此種電路 應用在下一代的通訊,航空,監測,雷達,及智慧型 武器等系統中之高度潛力.本研究計畫包括三部份:主動元件之特性化,被動 元件之分析,以及MMIC晶片之設計.如眾所週知,MMIC 設計的基礎在於正確之元件模式.在主動元件模 式化方面,我們將重點放在三端元件上,如金半場 效電晶體(MESFET),高電子遷移率電晶體(HEMT)及非均 勻介面之雙極電晶體(HBT).在一般性的應用上,這 些元件已有某些標準模式,如線性的小訊號等效 電路及MESFET或HEMT的非線性模式.這些模式在設計 放大器時,通常可以準確地預測訊號增益及輸出 功率.但在某些較特殊之電路要求下(如高次訊號 的交互調變),這些模式即有所不足.我們將發展一 些新模式來克服此類型的問題.在被動元件分析方面,現有之應用在微波設計程 式上的模式,大部分是由近似靜電場分析所得或 是經驗方程式.這些模式在高頻時(如毫米波範圍 或更高)需要重新探討.此外應用微波電路理論時, 也應注意到高頻的元件間藕合效應並未被考慮. 克服此問題的方法為:以數值方法分析任意形狀 之被動元件的電磁場分布.目前針對此問題的解 法有很多,包括用不同的假設物理條件,及不同的 數值方法,解積分方程式或偏微分方程式.各種方 法都有其優缺點.我們將評估現有的種種方法後, 再針對各種情況加以改進.