微波集成电路 课件 第一章 绪论

微波集成电路电子科技大学电子科学与工程学院《微波集成电路》讲义总学时：32学时开课时间：第9～16周主讲教师：谢小强Email：xqxie@先修课程《微波技术基础》《电磁场与电磁波》

或《电磁场理论》课程内容

讲述微波集成电路的基本概念，电路元件之间的集成技术和电路设计方法。课程简介微波在电磁频谱中的位置Review…Review…Review…通信方式：有线通信——电报（1837Morse）、电话（1876Bell）、光纤（1966，高锟，2009年诺贝尔物理学奖）无线通信——视距声波

电磁波无线通信Review…1864年Maxwell1888年Hertz1896年Marconi移动通信Review…美国AN/FPS-115“铺路爪”远程预警雷达系统，有效侦测距离超过3000公里卫星通信应用：移动通信、同步卫星通信、低轨道卫星、互联网…频率：MHz、GHz、THz…Review…无线通信系统射频前端：Review…无线通信系统射频前端：Review…典型应用-RADAR、智能武器Review…典型应用-RADAR、智能武器典型应用-RADAR、智能武器Review…目录第一章绪论第二章微波集成传输线第三章微波无源集成电路第四章微波固态器件第五章微波混合集成电路第六章微波单片集成电路第一章绪论1.1集成电路的概念及分类1.2微波集成电路概念1.3本课程的内容和特色1.1集成电路的概念及分类集成电路（IC）概念：

为了达到在成本、尺寸、重量及可靠性等方面优于用电子管与波导同轴线搭建的立体电路的目的，将所需的全部电路元件制作在一块半导体晶片或介质基片上，构成具有独立功能的电路单元。IntelP4微处理器频谱仪1.1集成电路的概念及分类集成电路的分类（1）按电路制作工艺分类单片集成电路：将有源和无源电路元件集成在一片半导体衬底上，形成完整电路功能的集成电路。薄膜或厚膜集成电路：在绝缘衬底上淀积电阻或导电膜，并在衬底上产生一定图形构成完整功能的电路网络。混合集成电路：前两种电路的自然扩充，包含有源和无源器件及单片集成电路，在同一绝缘衬底上组合并互联而成的具有完整功能的电路或系统。1.1集成电路的概念及分类1.1集成电路的概念及分类（2）按电路功能分类数字集成电路：用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路。线性集成电路：线性集成电路是以放大器为基础的一种集成电路，主要包括放大器，稳压器，乘法器，调制器等。微波集成电路：微波集成电路指由微波集成传输线和微波固体器件构成，完成一定微波电路或系统功能的集成电路。1.1集成电路的概念及分类（3）按集成度（规模）分类依据：一片集成电路芯片上包含的逻辑门个数或元件个数1.1集成电路的概念及分类集成电路类型（按集成度分）小规模（SSI）中规模（MSI）大规模（LSI）超大规模（VLSI）模拟元器件数≤5050~100≥100——数字逻辑门数/元件数1~10/10~10010~100/100~1000100~10,000/100~100,000＞10,000/＞100,000微波集成电路发展：1.2微波集成电路20世纪40年代起20世纪60年代起20世纪70年代起20世纪90年代起21世纪微波集成电路的类型：微波混合集成电路（HMIC:HybridMicrowaveIntegratedCircuits）微波单片集成电路（MMIC:MonolithicMicrowaveIntegratedCircuits）

1.2微波集成电路先进微波集成电路类型：3D微波集成技术：微波多芯片组件（MCM：Multi-chipModule）微系统：SOC（SystemOnChip）、SIP(SystemInaPackage)1.2.1微波混合集成电路微波混合集成电路定义：把分布参数平面传输线、封装式晶体管或无封装管芯、有独立功能的半导体芯片、片式或小型分离元件等组合设计成具有完整功能的微波集成电路。微波混合集成电路:无源电路(无源元件)由分布参数平面传输线和集中参数元件完成;有源器件通过焊接或金丝键合等工艺与之配合连接而成。微波混合集成电路特点：(1)复杂的微波电路很容易而且很精确地进行复制。(2)电路体积更小，重量更轻，更利于系统的微型化。(3)电路的可靠性更高，性能更优良。(4)便于和平面微带线连接，便于调试达到最佳性能，也便于维修。1.2.1微波混合集成电路HMIC应用的最大限制是高功率输出能力（1）微波固态器件功率输出能力远小于电真空器件。（2）HMIC由于体积减小，能量传输主要集中在较薄的介质基片内，介质基片击穿功率限制了电路的最大功率容量。1.2.1微波混合集成电路微波单片集成电路(MMIC)：把无源电路、无源器件、有源半导体器件都制作在同一半导体芯片上，形成完整的电路或系统功能的微波集成电路。MMIC衬底材料特点：(1)有较高的电阻率，可以做微波传输线；(2)有较高的电子迁移率，可以做微波器件；(3)性能稳定。1.2.2微波单片集成电路MMIC的特点：(1)器件工作频率提高，频带加宽，高频率，多倍频程电路容易实现。(2)性能、可靠性均得到改善。(3)电路尺寸、重量远比HMIC小得多，适宜于航空、航天应用。(4)制作重复性和一致性好，便于大批量生产，成本得到降低。1.2.2微波单片集成电路1.2.3微波毫米波多芯片组件多芯片组件（Mult-chipModule，MCM）：将多个裸芯片安装在同一块多层高密度互联的基板上，并封装在同一外壳内，具有一定部件或系统功能的高密度微电子组件。MCM是微波混合集成电路的小型化发展方向之一。SIP、SOC微波毫米波MCM的发展方向：(1)开发具有更加良好电器性能、机械性能、热性能和化学性能的材料；(2)发展高成品率、高可靠性、高可修复性、高组装密度和高散热率的芯片键合技术；(3)发展高可靠性的毫米波MCM用的芯片和元件；(4)微波毫米波MCM的