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微波单片设计软件的研究及应用
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微波单片设计软件的研究及应用
孙先花 赵德松
（电子十三所，石家庄 050051）
摘要 论述了专用于微波单片设计软件的基本结构及原理，并以实际电路的仿真优化为例对其功能作了介绍。关键词 MMIC 电路优化 电路分析 成品率优化
Investigation and Application on MMICDesign Software
Sun Xianhua，Zhao Desong
（The 13th Institute（Electronics），Shijiazhuang 050051）
Abstract The structure of MMICdesign software is investigated．The software func－tion with a practicalcircuit＇s simulation and optimization is also introduced．Keywords MMIC Circuit optimization Circuit analysis Yield optimization
1 引 言
由于微波毫米波技术的发展，单片电路的应用越来越广泛，于是对提高单片电路的指标性能、可靠性、成品率成为集成电路研究的重要课题。由于单片电路集成度高，不易调整，所以对优良的设计软件依赖性很大，优良的单片设计软件是电路设计成功的基础。国外现有流行的通用的微波设计软件Compact、MDS、ADS，其中的单片模型与国内工艺线不相符，有些元件出现明显的频率漂移。"九五"期间，由我室牵头，清华大学电子工程系参加研制开发的TUMMIC微波单片设计软件，对单片元件进行精确建模，提供了精确的优化和仿真功能，是专用于单片电路设计的软件，具有计算精度高、设计频率宽、成品率高等特点。已作
出实用电路数种，效果良好，为填补我国单片设计软件空白作出了巨大贡献。
2 结构介绍
本软件主要由元件库、器件库、电路优化控制、电路分析控制等几大模块组成。
2．1 元件库
一个电路设计的精度主要取决于是否有精确的元器件模型，精确的元器件模型是电路设计的基础。本软件元件库是在"七五"、"八五"攻关中对单片元件建模的基础上，剔除了与国内工艺不符之处，针对国内工艺线精确建模。例如，十字节、T形节、平面螺旋方电感、平面螺旋圆电感、微带通孔、微带电桥、微带薄膜电阻、微带交指电容器、键合线，均利用 微带传输线理论，建立集中参数等效电路。
2．2 器件库
本软件提供了MESFET、HBT、BJT等器件库，并提供测量参数文件输入格式。
2．3 电路优化
电路优化包括电路特性优化和电路成品率优化，其原理流程可从图1、图2看出［1］。
2．4 电路分析
本软件提供了电路特性分析和电路成品率分析。
电路分析主要是S参数分析，能够接受有源器件参数，外部定义N端口S参数，并能计算出总电路外端口的S参数和用户指定的输出变量。
电路成品率分析提供Monte Carlo成品率分析，二次型成品率分析。Monte Carlo成品率分析，首先选择元件参数为均匀分布，采用公共点方案估计成品率，在成品率不再提高后采用相关采样，并考虑实际元件参数分布，如高斯分布、双降分布。二次型成品率分析首先是构造各子电路二次模型，进行奇、偶次抽样，进而得出子电路模型值和电路外端口S参数，并得出变量的数据统计直方图。
3 设计举例
有了以上精确元件模型和分析优化方法的基础，我们可以进行单片电路的设计，现以一个MESFET宽带放大器为例，阐述其设计过程。
3．1 原理图编辑和初值的设定
TUMMIC软件提供了完整的原理图编辑界面，根据放大器的基本结构，引入端口、传输线、不连续性、器件。每引入一元件都在相应定义框中定义元件初值，然后于输出变量和
频率范围内定义所需参数。电路图由图3所示。
3．2 仿真优化
根据所给定的目标，分别调用仿真和优化控制块，对电路进行仿真优化，更新初值，使特性不断达到目标。
3．3 结果显示
图4是此电路特性的显示结果。
4 结 论
此软件基本实现了微波单片电路仿真优化的自动化设计，已完成十余种电路的设计。目前，该软件仍在不断扩充完善中。
参 考 文 献
1 赵德松．单片微波集成电路的中心值设计及其实用软件．清华大学博士论文集，1997．12 孙先花 助理工程师，1995年毕业于电子科技大学微波工程与电磁场理论专业。一直从事微波电路的设计与CAD软件开发工作。已设计完成微波电路数十种，取得良好效果。发表论文7篇。
收稿日期：1999－10－23
