Диссертация (1090806)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Московский технологический университет»МИРЭАНа правах рукописиКрапухин Дмитрий ВладимировичМОНОЛИТНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМАМАЛОШУМЯЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ НА НИТРИДЕ ГАЛЛИЯДЛЯ ДИАПАЗОНА 57-64 ГГЦСпециальность 05.27.01 – Твердотельная электроника,радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы наквантовых эффектахДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., профессор, Мальцев П.П.Научный консультант:к.т.н., Матвеенко О.С.Москва 2016—2 —СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................

41 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯМАЛОШУМЯЩИХ УСИЛИТЕЛЕЙ И ВСТРОЕННЫХ АНТЕНН ДИАПАЗОНА57-64 ГГЦ ...................................................................................................................... 131.1 Основные характеристики усилителей ...................................................... 151.2 Технологии и полупроводниковые материалы для создания СВЧтранзисторов....................................................................................................... 201.3 Коммерчески доступные аналоги МШУ диапазона 57-64 ГГц............... 291.4 Микрополосковые антенны ........................................................................ 401.5 Заключение ...................................................................................................

452 РАЗРАБОТКА МАЛОШУМЯЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ ............................................ 462.1 Моделирование активных и пассивных элементов .................................. 462.2 Исследования транзисторов ........................................................................ 532.2.1 Исследования статических и СВЧ параметров НЕМТ нагетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир ................................................ 532.2.2 Исследование статических характеристик изготовленных образцовтранзисторов на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир ................... 552.2.3 Исследование СВЧ параметров изготовленных образцовтранзисторов на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир ...................

582.3 Использование сквозных отверстий и заземляющей плоскости нанитриде галлия на подложке сапфира ............................................................. 632.4 Построение моделей транзисторов на широкозонных гетероструктурахAlGaN/AlN/GaN ................................................................................................. 642.4.1 Построение нелинейной модели транзистора Fujii ........................... 652.4.2 Построение шумовой линейной модели транзистораПоспешальского ............................................................................................. 71—3 —2.5 Электродинамическое моделирование малошумящего усилителя ........

732.6 Моделирование антенны ............................................................................. 772.7 Топология полной СнК ............................................................................... 802.8 Технологические этапы изготовления малошумящего усилителя совстроенной антенной ......................................................................................... 812.9 Заключение ................................................................................................... 923 ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННЫ И ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ... 933.1 Исследования пассивных тестовых элементов ......................................... 933.2 Измерения диаграммы направленности антенны .....................................

954 ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИС ...................................................................... 984.1 Измерения параметров малошумящих усилителей .................................. 984.2 Измерения параметров малошумящего усилителя со встроеннойантенной ............................................................................................................ 1014.3 Сравнение результатов разработанного усилителя с мировымианалогами ..........................................................................................................

105ЗАКЛЮЧЕНИЕ .......................................................................................................... 107ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ....................................................................... 109СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................................................... 110—4 —ВВЕДЕНИЕПрогрессвтехнологиисделалвозможныммассовоепроизводствомонолитных интегральных схем (МИС) V-диапазона частот (40-75 ГГц), которыепо ценам лишь незначительно отличаются от более низкочастотных МИС.В последние годы за рубежом наблюдается быстрое развитие разработок ипроизводства МИС миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волндляобеспечениярадиолокации,развитиятелекоммуникационныхспутниковойсвязи,мониторингатехнологий,системокружающейсреды,антитеррористических систем.

Конкретными применениями являются устройстварадиолокации с высоким разрешением, сенсоры расстояния и скорости,быстродействующие каналы связи. Коммерческому применению МИС данногодиапазона способствуют малые габариты основных компонентов элементной базыв данном диапазоне (усилителей, генераторов, смесителей, и антенн). Малыегабариты антенн позволяют интегрировать их на один кристалл с другимикомпонентамиисоздавать«системы-на-кристалле»(СнК),производящиеформирование, усиление, излучение антенной, и (или) прием антенной, усиление идетектированиесигналаV-диапазона.ОтсутствиенеобходимостиСВЧсоединений МИС существенно повышает их надежность, воспроизводимость, чтосделает их в ближайшем будущем массовым типом ИС.Работа на более высокой рабочей частоте позволяет увеличить объемпередаваемой информации, использовать широкополосные системы модуляции,получить остронаправленное излучение, что очень важно для радиолокации ирадиосвязи, в то же время делает неощутимыми атмосферные и промышленныепомехи, таким образом позволяя создавать большее количество источников,работающих без взаимных помех.Диапазон 57-64 ГГц является типичным окном непрозрачности, обладаетсильным затуханием радиоволн в атмосфере – до 16 дБ/км (рисунок 1), для—5 —сравнения на частотах до 38 ГГц затухание не превышает 0.3 дБ/км [1].

Сильноезатухание обусловлено поглощением радиоволн парами воды и молекуламикислорода, что является как ключевым достоинством, так и существеннымнедостатком. С одной стороны, сильное затухание делает диапазон неоптимальнымдля передачи сигнала на дальние расстояния (в единицы километров и более), сдругой стороны – решает проблемы интерференции между различнымиисточниками сигнала и позволяет создавать каналы связи стойкие к помехам ивнешнему воздействию [2].Рисунок 1 – Ослабление сигнала разных частотных диапазонов в атмосфереОсновные достоинства диапазона:• Сильное затухание в атмосфере - устраняет проблемы интерференциимеждуразличнымиисточникамисигнала(решаетпроблемыповторногоиспользования частот), позволяет создавать скрытые каналы связи, стойкие кпомехам и внешнему воздействию;• Широкая полоса – позволяет передавать высокоскоростные потокиинформации и большие объемы данных;—6 —• Малая длина волны – снижает габариты антенн, делает возможнымсоздание компактных МИС со встроенными антеннами, вплоть до антенныхрешеток.В данном диапазоне открываются широкие перспективы по созданиюмонолитных интегральных приемопередающих систем.Устройства, работающие в диапазоне частот 57-64 ГГц востребованы как ввоенных, так и в бытовых устройствах.

Для приборов бытового применения уданного диапазона уже сейчас большие перспективы. Во многих странах мира этотдиапазон признан безлицензионным и свободным для разработки новыхпродуктов. В 2009 году началась работа над стандартом IEEE 802.11ad,направленным на создание локальных беспроводных сетей, работающих вдиапазоне 60 ГГц. Рабочий диапазон частот таких беспроводных персональныхсетей 57-63 ГГц, что обеспечивает возможность бесконфликтной работы наблизком расстоянии с другими системами. Данным стандартом предусмотреныскорости передачи данных более 3 Гбит/с. В Европе в 2008 году принят стандартECMA-387 (ISO/IEC 13156) для персональных сетей, работающих в диапазоне60 ГГц, он направлен на формирование высокоскоростной передачи данныхразличной природы, в том числе мультимедийные потоки.

Кроме того, стоитотметить стандарт WirelessHD, используемый для мультимедийных потоков, истандарт WiGig, который является беспроводной экосистемой для взаимодействиявысокопроизводительных устройств.Согласно [3] в диапазоне 57-64 ГГц работают различные спутниковыесистемы, приборы для радиоастраномии, радиолокации, спутниковых службрадиоопределения, космических систем, мобильных спутников и другиеустройства.В будущем в диапазоне 57-64 ГГц будут работать бытовые системы передачиданных (такие как WiFi) и мобильные сети пятого поколения (5G), что обеспечит—7 —высокий спрос на устройства данного диапазона, а многие ведущие производителиэлементной базы и систем связи уже заняты его промышленным освоением [4].Устройства, работающие в диапазоне 57-64 ГГц, помимо гражданскогоприменения широко востребованы и в военной технике, в том числе перспективныхобразцах высокоточных систем вооружений, системах межспутниковой связи,радарах. На российском рынке радиоэлектронной продукции существует проблемадоминирования импортной продукции, причем соотношение импортной иотечественной составляет 65 на 35 и это соотношение распространяется и навоенную радиоэлектронику что создает угрозу национальной безопасностигосударства [5].ОдобреннаяправительствомгосударственнаяпрограммаРоссийскойФедерации «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 годы» (в которую интегрированы ФЦП «Развитие электронной компонентнойбазы и радиоэлектроники» на 2008–2015 годы и подпрограмма «Созданиеэлектронной компонентной базы для систем, комплексов и образцов вооружения,военной и специальной техники на 2011–2020 годы», ФЦП «Развитие обороннопромышленного комплекса Российской Федерации на 2011–2020 годы») ставитзадачу повышения конкурентоспособности радиоэлектронной промышленностипосредством создания инфраструктуры для развития приоритетных направлений,интеграции в международный рынок и реализации инновационного потенциала.Для достижения этой цели необходимо в частности увеличение долиотечественных радиоэлектронных изделий на мировом и внутреннем рынке,увеличение объема выпуска отечественной радиоэлектронной продукции вденежном исчислении и увеличение экспорта продукции [6].Зависимость от иностранных электронных и радиокомпонентов выражаетсятакже в том, что не всегда существует возможность купить готовые импортныеизделия в необходимых количествах, даже при доступности необходимойкомпонентной базы у иностранных производителей.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации