時間：2023-10-13 16:13:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇集成電路版圖設計的重要性，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：微電子技術專業(yè)；集成電路；實驗室建設；
作者：陳偉元
0引言
以集成電路為主的微電子產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎和核心[1]，它對經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和國家安全具有至關重要的戰(zhàn)略地位和不可替代的核心關鍵作用，其重要性在迅速提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模在逐步擴大。目前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)形成了以設計業(yè)、芯片制造業(yè)及封裝測試業(yè)為主的微電子產(chǎn)業(yè)鏈，并相對獨立發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構特點。微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶動了社會對各層次微電子技術人才的大量需求。為順應微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為地方經(jīng)濟建設服務，各地高職院校紛紛開設了微電子技術專業(yè)，并大力加強微電子技術專業(yè)的建設[2-4]。但微電子技術是一門應用性非常強的學科[5]，不僅需要較好的理論基礎，更需要有較強的生產(chǎn)工藝實際操作能力，這都需要較好的實驗環(huán)境和實驗條件來支撐。微電子實驗實訓設備要求高，資金投入大，很多高職院校(包括本科院校)沒有足夠資金購買昂貴的實訓設備，學生只能通過老師解說、觀看錄像等了解相關工藝過程[6-7]，沒有機會親自動手[8]，造成我國微電子制造業(yè)人才總量嚴重不足，且人才質(zhì)量基礎較差、人才層次結(jié)構不合理[9]。
基于工作崗位和人才培養(yǎng)目標的分析，蘇州市職業(yè)大學結(jié)合省實訓基地和省光伏發(fā)電工程技術開發(fā)中心的建設，優(yōu)化建設方案，用非常有限的資金投入，建立微電子技術專業(yè)實驗室，為培養(yǎng)符合企業(yè)需求的高技能、高素質(zhì)人才進行了有益探索。
1微電子技術專業(yè)培養(yǎng)目標分析
目前，中國集成電路產(chǎn)業(yè)已初步形成以長三角、環(huán)渤海，珠三角三大核心區(qū)域聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)空間格局。以2010年為例[10]：我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入1440.2億元，三大區(qū)域集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入占全國整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模的近95%。其中，環(huán)渤海地區(qū)占國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模的18.8%，珠三角地區(qū)占全國集成電路產(chǎn)業(yè)的8.4%，涵蓋上海、江蘇和浙江的長江三角洲地區(qū)已初步形成了包括研究開發(fā)、設計、芯片制造、封裝測試及支撐業(yè)在內(nèi)的較為完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，占全國集成電路產(chǎn)業(yè)的67.9%。目前國內(nèi)55%的集成電路制造企業(yè)、80%的封裝測試企業(yè)以及近50%的集成電路設計企業(yè)集中在長三角地區(qū)。
可見，長三角地區(qū)是中國重要的微電子產(chǎn)業(yè)基地，而蘇州、無錫等蘇南地區(qū)在集成電路制造、封裝測試領域又具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，集成電路后端(版圖)設計服務的需求會持續(xù)增加。
高等職業(yè)技術教育微電子技術專業(yè)的就業(yè)核心崗位的確定，既要反映出當?shù)匚㈦娮赢a(chǎn)業(yè)的市場需要，又要考慮到適合高職學生能做、并樂于做的崗位。如現(xiàn)場操作為主的“半導體技術工人”崗位，不適合作為本校微電子專業(yè)的核心崗位，也體現(xiàn)不出與中職學生在崗位上的競爭力[11]。經(jīng)調(diào)研和分析，確定“集成電路版圖設計”、“微電子工藝及管理”、“設備維護”作為本專業(yè)學生培養(yǎng)的核心工作崗位。
微電子專業(yè)的培養(yǎng)目標為：培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，能適應現(xiàn)代化建設和經(jīng)濟發(fā)展需要，具有良好職業(yè)道德和創(chuàng)新精神，熟悉微電子器件及工藝的基本原理，具備集成電路版圖設計、晶圓制造及封裝測試中的設備操作與維護、工藝管理、產(chǎn)品測試、品質(zhì)管理能力，面向生產(chǎn)服務一線的高素質(zhì)應用型技術人才。
2微電子技術專業(yè)實驗室建設目標
高職教育以培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才為主，培養(yǎng)的學生不僅具有較好的理論基礎，更應具有較好的基本技能。根據(jù)以上培養(yǎng)目標，高職微電子技術專業(yè)重點培養(yǎng)學生微電子材料工藝及IC領域如下方向的基本技能：
(1)微電子材料器件工藝與檢測。了解微電子材料與器件的常規(guī)工藝制備過程，并了解其主要參數(shù)的表征及測試方法；
(2)IC設計技術。了解IC設計的流程，掌握IC設計的基本原理和方法，重點熟練掌握IC版圖設計工具軟件的使用方法；
(3)IC制造與封裝測試技術。了解IC制造的基本過程和工藝，掌握基本的IC封裝及測試原理和方法，并學會基本測試儀器的使用方法。
為實現(xiàn)以上目標，在微電子技術專業(yè)實驗室的建設上，至少應圍繞如下幾個方向來進行：①集成電路設計，特別是集成電路版圖設計方向；②微電子材料和集成電路工藝方向；③集成電路封裝及測試方向。目前國內(nèi)各高職院校的微電子技術專業(yè)根據(jù)自身的實際情況，基本上也是圍繞這幾個發(fā)展分支來建設專業(yè)實驗室[12]。
微電子實驗設備非常昂貴，若要建設完善的微電子技術專業(yè)實驗室，其建設資金的投入是非常龐大的，大部分學校也沒有這樣的建設能力。為此，在有限的建設資金上，實驗室建設采取實用化原則，以國家投入或?qū)W校自籌資金方式建立微電子基礎性實驗室、IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室，而對于投資較大的IC封裝及測試實驗室，主要采取與企業(yè)共建的方式進行建設。
3微電子技術專業(yè)實驗室建設方案
根據(jù)以上微電子技術專業(yè)實驗室建設目標，蘇州市職業(yè)大學結(jié)合省實訓基地和省光伏發(fā)電工程技術開發(fā)中心的建設，建立了IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室。
3.1IC版圖設計實驗室
IC設計包括IC系統(tǒng)設計、IC線路設計、IP核設計和IC版圖設計。其中IC版圖設計工作的任務量大、所需人員多，是一種高技能、應用型技術，是最適合高職微電子技術專業(yè)學生就業(yè)的工作崗位。
IC版圖設計實驗室的建設，以服務器和計算機終端組成，再配置IC設計軟件。其中，終端一般要配置40套以上，以便課堂上每位學生均能單獨練習。
IC版圖設計實驗室的建設投入大，特別是IC設計軟件價格昂貴，可爭取大學計劃、實驗室共建等多種方式，獲得EDA軟件商的支持。蘇州市職業(yè)大學與SprigSoftInc.合作，引進其先進的IC版圖設計軟件平臺Laker，并與IC設計公共服務平臺提供商蘇州中科集成電路設計公司進行深度合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同進行IC版圖設計高技能人才的培養(yǎng)與培訓。
3.2微電子材料及器件工藝實驗室
微電子材料、器件涉及的工藝廣泛，實驗設備價格昂貴，只能用有限的資金投入，解決一些微電子最常用的工藝實驗設備。為讓學生對微電子工藝有感性認識和實踐機會，經(jīng)調(diào)研，認為凈化、擴散退火、薄膜工藝、光刻工藝、霍爾效應測試等是微電子行業(yè)應用較多的公共技術。微電子材料器件工藝與檢測實驗室，建設為千級的凈化實驗室，以擴散退火爐、真空鍍膜設備為基礎，并配以相關的光刻機、光學顯微鏡、霍爾效應測試儀等，從而滿足從微電子材料的制備工藝到微電子材料與器件的性能測試等實驗需求。
該實驗室也結(jié)合了省光伏發(fā)電工程技術開發(fā)中心的建設，兼以實現(xiàn)太陽能光伏電池的制備實驗，為微電子技術專業(yè)的“半導體器件物理”、“集成電路工藝”、“太陽能光伏電池”等課程提供實驗支撐。
3.3IC封裝測試實驗室
近幾年來，國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)有較大的發(fā)展，尤其是IC制造及IC封裝測試業(yè)發(fā)展很快，在我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中有著舉足輕重的地位，占據(jù)了我國微電子產(chǎn)業(yè)的半壁江山[13]。IC封裝及測試行業(yè)也是微電子技術專業(yè)學生重要的就業(yè)崗位。
建設IC封裝測試實驗室是培養(yǎng)高素質(zhì)IC應用型人才的必要要求。
IC封裝及測試實驗設備價格非常昂貴，高校往往沒有能力獨立承建。可采用與企業(yè)共建的方式進行建設。本實驗室與華潤矽科微電子有限公司合作共建，建有集成電路自動測試系統(tǒng)、引線鍵合、電子顯微鏡、晶體管特性測試及電子測試設備等。
該實驗室的建成，為微電子技術專業(yè)的“半導體器件物理”、“微電子封裝技術”、“集成電路工藝”、“集成電路測試”等課程提供實驗支撐。
【關鍵詞】集成電路設計大賽；創(chuàng)新；教育
IC Design Contest and Developing Innovative Ability
WANG Jinhui HOU Ligang GENG Shuqin YUAN Ying LI Jianjun
Beijing University of Technology
College of Electronic Information and Control Engineering，100124，China
Abstract：Innovation is the soul of a nation's progress and is an inexhaustible force for flourishing nation.IC design contest has four important functions in the university education.They are，respectively，IC design contest enable student to self-learn，innovate，and practise；IC design contest makes potential talents in technological innovation to be discovered and developed；IC design contest broadens employment areas for students；IC design contest improves the quality of university teaching.
Keyword：IC design contest；Innovation；Education
2011年9月18日，由北京電子協(xié)會主辦的北京集成電路設計大賽如期舉行，來自首都及天津地區(qū)高等院校微電子專業(yè)的200名大學生和研究生進行了筆試、電路設計和版圖設計等競賽單元的激烈角逐，爭奪最終的各項大獎。本次集成電路設計大賽是面向大學生和研究生的專業(yè)性科技活動，是考察學生集成電路專業(yè)理論知識和解決實際問題能力的比賽，調(diào)動了廣大學生學習集成電路學科專業(yè)知識的積極性。集成電路設計大賽有利于促進學科的建設和發(fā)展，提高高校教學質(zhì)量；促進學生綜合素質(zhì)的提高和高校培養(yǎng)質(zhì)量的提高；有利于增加學校的知名度；有利于增強學習氛圍，促進良好學風；但是，從根本上講，此次大賽引導和帶動了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，開辟了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新路徑。
同志在全國科學技術大會上指出：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力。”建設高水平的高等教育人才培養(yǎng)體系，其關鍵和核心問題是培養(yǎng)和造就在各個專業(yè)中具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人格并最終能夠取得創(chuàng)新成果的創(chuàng)新型人才。我國歷史悠久，傳統(tǒng)教育模式如今仍根深蒂固，即使在高等教育中也一直存在著重繼承輕創(chuàng)新、重知識輕能力和重理論輕實踐的教育觀。只強調(diào)課本知識的課堂傳授，忽視實驗實踐教學活動。由于這種教育理念的影響，教師會填鴨式的教學，只注重學生考試成績的好壞，培養(yǎng)出來的學生創(chuàng)新思維和動手能力較差、繼續(xù)學習能力欠缺，達不到書本知識和實踐經(jīng)驗相結(jié)合的要求，滿足不了當今高速發(fā)展的經(jīng)濟社會對新時期大學生和研究生的需求。面對此種窘境，學生開始渴望有機會參加理論學習之外的實踐學習，渴望進行創(chuàng)新學習、創(chuàng)新研究和創(chuàng)新活動，尤其和工業(yè)實際聯(lián)系比較緊密的集成電路專業(yè)，學生對這方面的需求更加強烈，集成電路設計大賽有著常規(guī)教學所不及的培養(yǎng)功能，參賽的各個高校的指導教師已基本形成共識，即集成電路設計大賽在高校集成電路創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的引領作用不可替代。大賽在人才培養(yǎng)中的重要作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
第一，集成電路設計大賽提高了學生自學能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。學好基本理論和掌握專業(yè)技能，為將來的職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎，是大學生和研究生在高校中的主要任務。但是填鴨式的教學使許多學生只能處于被動選擇、被動接受和被動學習的地位。其習得的理論和技能與實踐脫節(jié)，這大大影響到學生學習的積極性和主動性。非常不利于學生的個性、潛能和興趣的發(fā)揮。集成電路設計大賽把課堂教學延伸到實際工作之中，這樣，學生可以根據(jù)自己的特長和愛好，經(jīng)過閱讀、討論和實踐等環(huán)節(jié)，優(yōu)化知識結(jié)構，增強學生對創(chuàng)新活動的濃厚興趣。大賽題目符合集成電路專業(yè)教學的基本要求，重視知識點和系統(tǒng)性相結(jié)合，強調(diào)提高學生的動手能力。因此，通過大賽不僅可以培養(yǎng)學生查閱文獻的能力、自主學習的能力、解決問題的能力、綜合分析能力、科技論文寫作能力，還可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，以及理論聯(lián)系實際和團結(jié)協(xié)作的精神。很多學生由于參與大賽，懂得了團結(jié)合作、共同進步、取長補短的重要性，所以大賽也培養(yǎng)了學生的人格。
第二，通過集成電路設計大賽，發(fā)掘了大批在科技創(chuàng)新方面有潛力的優(yōu)秀大學生和研究生。大賽以當今快速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)為背景，對學生在實際動手能力、策劃能力、協(xié)調(diào)組織能力等方面提出了更高的要求。所以，大賽極大的激發(fā)了學生求知欲和創(chuàng)造欲，為學生提供了一個施展才能的空間和科學實踐的舞臺。大賽既考驗了廣大學生是否具有堅定的信念、頑強的意志、敢于迎難而上和團結(jié)協(xié)作的精神等優(yōu)秀素質(zhì)，也檢驗了它們的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神。可以說，大賽對學生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、意志的磨煉是課本上沒有的，是課堂教學所遠不能及的。因而通過此次集成電路設計大賽，大批大學生和研究生的精英脫穎而出，并被廣泛關注。
第三，集成電路設計大賽為學生就業(yè)拓寬了渠道。大賽為優(yōu)秀人才的脫穎而出提供了專門舞臺。通過集成電路設計大賽，能夠發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在科技創(chuàng)新方面有作為、有潛力的優(yōu)秀人才，這樣一方面學生以大賽成績作為自己就業(yè)能力的證明，增加就業(yè)的籌碼；另一方面，企業(yè)可以通過大賽選拔人才，組委會和高校也可以通過大賽吸引知名企業(yè)前來觀摩，從而推薦大賽成績優(yōu)異者，這也為高校部分解決了就業(yè)問題。在大賽的研討會上，很多公司的代表都表示，非常愿意吸收獲得優(yōu)異成績的參賽者，進入企業(yè)的研發(fā)一線，所以集成電路設計大賽達到了企業(yè)、學生和高校的三贏，但收獲最大的還是學生本身。
第四，集成電路設計大賽具有促進高校學風建設、學科和專業(yè)建設，提高教學質(zhì)量的功能。高校學風是大學生和研究生在求知目的、治學態(tài)度、認識方法等方面長期形成的具有一定穩(wěn)定性和持續(xù)性的精神傾向、心理特征的綜合外在表現(xiàn)形式。集成電路設計大賽要求學生具有扎實的基本功，實事求是的態(tài)度，學生為了適應大賽的要求在大賽準備階段必須刻苦努力，腳踏實地，自然學風大為改善。在高校，以何為基點科學地制定學科發(fā)展規(guī)劃，是學科建設的核心問題，集成電路設計大賽能夠有效地檢驗基點適當與否，起到了晴雨表和校正儀的作用。大賽的成績能有效地反映學校的辦學水平、人才培養(yǎng)目標、人才培養(yǎng)特色、人才培養(yǎng)質(zhì)量，以及專業(yè)建設、課程體系建設、教學方法、教學手段等內(nèi)容。大賽的功效之一，就在于它能夠發(fā)現(xiàn)人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的問題和不足，從而促使我們調(diào)整學科布局、完善學科組織、加強學科隊伍、建設學科基地、建立學科制度、營造學科環(huán)境等。
總之，對學生進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當今建設高水平大學的核心任務之一，刻不容緩，而又任重而道遠。組織引導學生參加集成電路設計大賽，無疑是一條極佳的實現(xiàn)途徑。而高校要做的工作是把日常教學、實踐環(huán)節(jié)、學科建設、人才培養(yǎng)、甚至學生就業(yè)等與集成電路設計大賽進行有機結(jié)合，逐步實現(xiàn)以大賽為依托、培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力的目標。
參考文獻
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關鍵詞:交通專用短程通信;射頻功率放大器;效率;線性度
The Simulation Design of A 5.8GHz RF Power Amplifier
XING Fei-yan, SUN Ling, PENG Yan-jun
(Jiangsu Key Lab of ASIC Design, Nantong University, Nantong 226007, China)
Abstract: By using of win HBT technology, a 5.8GHz radio frequency PA for the application of DSRC was simulated in ADS. The bias circuit with the function of adaptively linearizing was designed, which provide the compensation current and voltage for the core circuit. Based on the S-parameters and load-pull technology, the matching network of power amplifiers was completed. Finally,the layout of the designed power amplifier was given in Cadence environment. Key words: Dedicated Short Range Communication; RF-PA; efficiency; linearity
1引言
當前,道路運輸需求量不斷增長,但資源、環(huán)境矛盾卻使道路設施增長越來越受到限制,因此,智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems,ITS)的出現(xiàn)成為人們解決交通問題的最佳辦法。如今,ITS已成為世界交通運輸領域發(fā)展的重要方向和前沿研究課題,被認為是交通運輸?shù)囊粓龈锩?其重要性正被越來越多的人所認可[1]。交通專用短程通信(Dedicated Short-range Communications,DSRC)作為ITS系統(tǒng)中車路間通信的技術平臺也越來越成為人們研究的熱點[2-4]。
基于win HBT工藝,本文給出了一種面向DSRC系統(tǒng)物理層接收通道的5.8 GHz射頻功率放大器(Power Amplifier,PA)的仿真設計。文章首先對DSRC系統(tǒng)作了簡要介紹,然后在分析設計工藝特點的基礎上具體給出了PA的電路仿真設計和版圖設計,最后總結(jié)全文。
2DRSC系統(tǒng)簡介
DSRC是一種實現(xiàn)短距離無線傳輸?shù)男屡d技術,支持點對點、點對多點的通信,通過信息的雙向傳輸將車輛和道路有機地聯(lián)系起來,一般有效通信范圍是30 m以內(nèi),增強發(fā)射功率可達到100 m。該系統(tǒng)主要包括以下三個部分:車載單元(OBU:On-Board Unit)、路側(cè)單元(RSU:Road- Side Unit)以及專用短程通信協(xié)議[5]。國際上DSRC交通專用短程通信技術出現(xiàn)過3個主要的工作頻段:800-900 MHz,2.4 GHz和5.8 GHz頻段。2007年3月19日,中華人們共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯(lián)合了關于電子收費系統(tǒng)專用短程通信的中華人民共和國國家標準GB/T 20851.1-2007,將我國DSRC工作頻段選定在 5.8 GHz[6]。
圖1給出了一個DSRC物理層發(fā)射通道射頻前端的一般結(jié)構示意圖,可見,功率放大器是其中的核心單元。由于處在發(fā)送通道的最末端并與天線相連接,因此,PA的輸出阻抗、線性度、輸出功率以及效率等性能在很大程度上決定著該通訊系統(tǒng)的信號質(zhì)量和通訊距離。
3功率放大器設計與仿真
基于win HBT工藝,本文采用Agilent ADS軟件進行了面向DSRC系統(tǒng)的射頻功率放大器的仿真和優(yōu)化設計,并在Cadence環(huán)境下完成了電路的版圖設計。下面給出具體設計過程。
3.1 win HBT工藝分析與器件選擇
win HBT工藝是WIN半導體公司提供的一種適用于高頻電路設計的GaAs基工藝,具有GaAs半導體器件擊穿電壓較高的特點,這也是設計PA的一大優(yōu)勢。該工藝提供了HBT晶體管、肖特基二極管、電阻和電容等元器件,其中HBT晶體管有5種,分別是:RQ1A021B2,RQ1A201B2,RQ1E401B2_M2S ,RQ1E403F2_M2S和RQ1A202F2_M2,每種晶體管又有Gummel-Poon和VBIC兩種大信號模型。由于VBIC過于復雜的直流模型加大了提取參數(shù)的難度,且它的完整性也增加了建模的復雜性。因此本次仿真設計采用了Gummel-Poon模型。
假設設計的射頻功放功率增益級輸出到下一級電路的射頻信號Pdelivered = 100 mW,效率為40%,則電源需要提供的功率Psupply為250 mW,通常直流偏置電壓選擇5 V,則電流為50 mA。由工藝手冊可知,RQ1E403F2_M2S可以達到54 mA的電流,所以選擇該功放管。它的開啟電壓VT約為1.2 V,特征頻率ft為27 GHz,符合設計要求。
3.2 功率放大器電路結(jié)構
1)偏置電路選擇
本文采用如圖2所示的自適應線性化偏置電路。圖中,D1和D2是由兩個BJT連接而成的二極管結(jié)構,由于WIN GaAs HBT工藝的基-射結(jié)二極管的電壓相對較穩(wěn)定,它并不隨溫度的變化而變化,所以P1處的直流電壓恒定,實現(xiàn)了溫度補償。當輸入功率增大時,泄漏到偏置電路中的射頻功率增大,HBT1發(fā)射極電流增加,流入HBT0基極的電流也增加。由傳統(tǒng)偏置電路可知,經(jīng)基-射結(jié)二極管整流后的平均直流電流將隨輸入功率增大而增大,而基-射結(jié)兩端的電壓VBE會減小。因此在圖2中,HBT1與HBT0整流的直流電流分別使基-射結(jié)壓降VBE1與VBE0減小,HBT0的基-射結(jié)電壓VBE0 = Vbb-Ib*R1- VBE1,而流過R1的電流Ib遠大于HBT1的基極電流,從而使VBE0得到補償。
2)匹配網(wǎng)絡設計
放大器的匹配網(wǎng)絡有輸入匹配、級間匹配和輸出匹配。輸入匹配網(wǎng)絡是將信號源阻抗變化到放大器所需的輸入阻抗,使信號源到放大器輸入實現(xiàn)最大功率傳輸,其中信號源阻抗通常為50Ω;級間匹配網(wǎng)絡是將前級輸出阻抗變化到后級所需的輸入阻抗;輸出匹配網(wǎng)絡是將最后一級的輸出阻抗匹配到50Ω。其中輸出匹配對于PA的設計尤為重要,它對PA的很多參數(shù)都有影響。由于功率放大器的輸出功率大小與負載阻抗相關,因此,獲得最優(yōu)負載電阻Ropt在PA的設計中至關重要。通常采用Load-Pull技術掃描出Ropt,也可以通過Cripps介紹的方法計算出。如式(1)和(2)所示[7]:
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R= (1)
P= (2)
以上兩式中,VCC為直流電源,Ifund為晶體管集電極電流的基本組成部分,它等同于A類放大器的直流電流IDC。Popt是最優(yōu)輸出功率。然而,考慮到晶體管的飽和電壓VCEsat,Ropt可表示成:
R= (3)
實際上,晶體管集電極上的扼流電感通常帶有較小的電阻值RRFC,導致電壓下降而使實際結(jié)果變小。因此,式(3)可改寫成:
R= (4)
得到最優(yōu)負載電阻Ropt,就能夠得到最大輸出功率,并確定輸出匹配網(wǎng)絡。
本文采用了Load-Pull技術得到Ropt,然后再設計輸出匹配網(wǎng)絡,將實際負載阻抗值(通常為50Ω)匹配到該最佳負載阻抗值,最后設計輸入匹配網(wǎng)絡并進行整體優(yōu)化仿真。常見的匹配網(wǎng)絡結(jié)構有L、T、∏型等,本次設計將L型網(wǎng)絡作為功率放大器的輸入輸出匹配網(wǎng)絡。其中在輸入匹配網(wǎng)絡中,Z1為2 pF的電容,Z2為1 nH的電感;在輸出匹配網(wǎng)絡中,Z1為0.49 pF的電容,Z2為1.1 nH的電感,值得注意的是,由于在電路當中,是將此負載阻抗匹配到50Ω,所以我們在做匹配時要注意應先將50Ω匹配到這個阻抗的共軛,即ZL*,如圖3所示。
3)功率放大器電路結(jié)構
采用自適應線性化偏置技術設計的功率放大器電路如圖4所示。圖中,穩(wěn)定性回路采用RC結(jié)構,通過選擇恰當?shù)腞C回路參數(shù),使其對最大增益值的影響最小。完成了電路穩(wěn)定性的設計之后,對電路進行l(wèi)oadpull掃描,得到使輸出功率最大的負載阻抗值,再根據(jù)該負載阻抗值進行輸入和輸出匹配網(wǎng)絡設計。為了使RF能量都傳輸?shù)截撦d上,扼流電感L的阻值通常是Ropt的5~10倍。特殊情況,為了調(diào)節(jié)某個指標,也可以使用Ropt 3倍的電感。為了避免電感產(chǎn)生較低的自共振頻率,圖4中電感值取為6.8 nH。
3.3 功率放大器電路仿真
表征射頻功放的主要性能指標有:輸出功率、效率、功率利用因子、功率增益和線性度等,其中效率有兩種定義:功率附加效率PAE和漏端效率η[8]。圖5~圖7給出了設計的功率放大器S參數(shù)、輸出功率和功率附加效率(PAE)以及諧波仿真結(jié)果。
由圖5可知,中心工作頻率5.8 GHz時,設計的PA小信號增益S21為17 dB,電路的輸入回波損耗S11為-21.5 dB,輸出回波損耗S22為-7.65 dB,反向隔離度S12為-27 dB。由圖6仿真結(jié)果可知,在中心工作頻率5.8 GHz上,輸入功率Pin為9 dBm時,輸出功率達到了其1 dB壓縮點P1dB = 24.8 dBm;此時功率附加效率PAE為47%。圖7表明Pin為7.5 dBm時,輸出功率為23.617 dBm,二次諧波分量為 -2.109 dBm,三次諧波分量為-10.902 dBm。
3.4 功率放大器版圖設計
版圖設計對于RF PA相當重要,版圖設計的好壞不僅直接影響到電路制作的成品率及可靠性,其寄生參數(shù)(寄生電阻、電容和電感)對電路性能的影響也非常明顯。因此,在版圖設計中應盡量減小寄生效應,對較長的高頻信號線應采用頂層金屬以減小寄生電容的影響,并盡量減小與電感相連的金屬連接線長度,以減小寄生電感。當需要最小化結(jié)寄生電容時,可以用兩個晶體管共用一個結(jié)。功率放大器中要流過較大的電流,通常將多個并聯(lián)的單元晶體管構成功率晶體管單元,使較大的電流均勻地分布在每個單元晶體管中。圖4給出的射頻功率放大器在Cadence軟件下的版圖設計如圖8所示。
4小結(jié)
本文采用win HBT工藝完成了DSRC系統(tǒng)物理層發(fā)送通道5.8 GHz射頻功率放大器的仿真設計。仿真結(jié)果表明,該電路在5.8 GHz頻率處,實現(xiàn)了良好的輸入輸出匹配、具有較高的反向隔離度和較好的線性度,5 V電源電壓下,靜態(tài)功耗為233 mW,在線性工作區(qū)小信號功率增益為16.8 dB。
致謝
衷心感謝江蘇省高校自然科學研究重大項目(09KJA510001)和南通大學博士基金項目(03080115)對本研究工作的支持。
參考文獻
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作者簡介
邢飛燕,碩士研究生,主要從事通信集成電路設計。
孫玲,博士,主要從事RFIC方面的研究工作。
一、對圖書品牌的認識
所謂品牌，是給擁有者帶來溢價、產(chǎn)生增值的一種無形的資產(chǎn)，它的載體是用以和其他競爭者的產(chǎn)品或勞務相區(qū)分的名稱、術語、象征、記號或者設計及其組合，增值的源泉來自于消費者心智中形成的關于其載體的印象。品牌是產(chǎn)品的重要組成部分，是一個企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)形象、產(chǎn)品價值、價格、知名度、信譽度、服務水準的綜合體現(xiàn)。圖書品牌意味著圖書的高品質(zhì)，而好的品質(zhì)來源于出版社對讀者高度負責的態(tài)度，來源于出版社對讀者的誠信。讀者之所以選擇某一品牌的圖書，是源于他們對該出版社的信任感。圖書的品牌形象越好，被讀者選購的幾率就越大。
因此，品牌是出版社一筆無形的資產(chǎn)。有了良好的品牌，可以不斷擴大出版社的聲譽，一方面可以提高在讀者心目中的地位，增加圖書銷量；另一方面也可以提高出版社對書店的影響力，提升發(fā)行品質(zhì)。
進入后轉(zhuǎn)制時代的出版業(yè)，圖書產(chǎn)品的競爭越來越表現(xiàn)為圖書品牌的競爭。在日益激烈的市場競爭中，品牌建設的作用將愈益突顯。從圖書的生產(chǎn)角度來看，一本成功圖書的生產(chǎn)應從市場調(diào)研開始，在充分分析、策劃的基礎上形成書稿，再進行圖書的編印發(fā)。而在圖書的策劃階段就應該充分考慮品牌的建立、維護和延伸，將品牌真正根植于圖書開發(fā)的全過程，最終在積累過程中形成強勢圖書品牌，贏得市場。出版社出版圖書，圖書創(chuàng)造品牌，品牌贏得市場，市場又推動著出版社的發(fā)展，這是一條環(huán)環(huán)相扣的鏈條，也可以說是出版競爭的一條規(guī)律。
二、實施圖書品牌建設，形成強勢品牌
在進一步深化對圖書品牌的認識后，筆者認為更為重要的是針對我們地方出版社的現(xiàn)狀，如何實施圖書品牌建設，形成強勢品牌。
1.掃除障礙，樹立品牌發(fā)展意識
出版業(yè)進入后轉(zhuǎn)制時代，優(yōu)勝劣汰將不可避免。地方出版社在激烈競爭的市場條件下面臨生存危機時，要想避免被邊緣化，甚至被淘汰出局，必須要樹立品牌意識，處理好影響品牌圖書出版的各種矛盾，為品牌圖書的出版創(chuàng)造條件。
（1）掃除觀念。觀念主要表現(xiàn)為依賴性思想。長期以來，部分出版社的主要收入來源于教材教輔的出版發(fā)行，靠出版教材教輔過日子，靠政策、靠壟斷，他們對市場不熟悉、對品牌圖書的出版不感興趣。盡管進入后轉(zhuǎn)制時代，隨著市場競爭的日趨激烈，壓力的不斷增大，大家開始不同程度地意識到市場的重要性、意識到品牌的重要性，但這種依賴思想仍有流露，若不徹底改變，塑造品牌將無從談起。
（2）掃除人才結(jié)構。市場競爭，歸根到底，就是人才的競爭。做品牌圖書需要通過人來實現(xiàn)。如何有效地調(diào)動人才潛能，充分適應后轉(zhuǎn)制時代日新月異的出版業(yè)的市場環(huán)境，是地方出版社塑造品牌的關鍵。而我們目前的人才結(jié)構令人擔憂。以我社為例，轉(zhuǎn)企改制后，一批富有經(jīng)驗但年齡比較大的老編輯離崗退養(yǎng)，新編輯則剛步入編輯崗位，難以擔當重任。以這種人才結(jié)構去參與市場競爭顯然是不行的。為此，我社一方面積極引進年富力強、有較強專業(yè)背景的人才；另一方面則通過“以老帶新”的“一帶一”或“一帶多”的培訓、崗位輪訓、專題講座等推動新編輯盡快成長。同時，我社也加強了人才工作環(huán)境軟硬件設施的完善，培養(yǎng)編輯的團隊精神、合作精神，努力打造一支能征善戰(zhàn)、進取心強的穩(wěn)定的核心出版團隊。
（3）掃除機制。轉(zhuǎn)企后，我國的出版業(yè)體制已發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，這將進一步促進出版業(yè)更快更好的發(fā)展。但是機制上的改革也應適時跟進，比如用人制度和薪酬分配制度。實行企業(yè)管理，要求干部能上能下，員工能進能出，以崗定薪，按績?nèi)〕辏瑺I造積極進取的工作氛圍，從而更好地打造圖書品牌。
2.團隊合作，確定品牌戰(zhàn)略模式
圖書品牌戰(zhàn)略模式有多種，國內(nèi)外眾多出版機構有許多成功的模式，如圍繞著品牌以收購、兼并的方式進行資產(chǎn)重組的模式；以維護、扶持、擴張旗下出版社品牌，進一步強化這些已在市場上具有較大影響力品牌的模式等。對于地方出版社來說，這些模式都可以借鑒，但不能照搬。絕大部分地方出版社有著一定的市場基礎，也有著一定的影響力，但大多規(guī)模較小，所占的市場份額有限，因而也只能說是具有一定的品牌基礎。但同時，大部分地方出版社是通過地方出版集團轉(zhuǎn)企改制的。在這種情況下，筆者認為地方出版社應采取的戰(zhàn)略模式是以集團為依托，充分發(fā)揮集團的資源、資產(chǎn)，集中功能，進行團隊合作，通過集團旗下各地方專業(yè)社來塑造集團品牌，集團品牌是通過各地方專業(yè)社來體現(xiàn)的。
3.強勢定位，打造品牌圖書產(chǎn)品線
就地方出版社而言，基本上還是按社科、教育、科技、少兒、美術、文藝等大的出版范圍設定的。但即使這樣，各地方專業(yè)社又有多個門類和專業(yè)。以筆者所在地方科技社為例，有理工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、生活綜合等，專業(yè)和門類十分分散。其中的每個門類，都有中央級的專業(yè)出版社對應。地方出版社，無論在人力、財力、物力、社會影響力等各方面，和中央社相比，都難以望其項背。如果地方出版社想在自己的專業(yè)范圍內(nèi)全面開花，勢必分散有限的人力、物力和財力，就算能形成強勢圖書群，也難以產(chǎn)生品牌圖書。因此，筆者認為，地方出版社應在充分開展市場調(diào)研的基礎上，調(diào)整圖書結(jié)構，壓縮圖書品種，找準切入點，對重點品牌圖書強勢定位，集中人力、物力和財力，向重點品牌傾斜，打造品牌圖書產(chǎn)品線，實現(xiàn)由經(jīng)營作品向經(jīng)營作家的轉(zhuǎn)變，由專業(yè)分工向?qū)I(yè)追求的轉(zhuǎn)變，由文化出版商向文化服務商的轉(zhuǎn)變。比如，我社在多年出版護理類圖書并形成一定知名度的基礎上，組織了以國內(nèi)頂尖護理專家為編委會的龐大作者群，傾力打造《中華當代護理大全》這一護理界高端產(chǎn)品，同時以中職、高職護理教材系列為中端產(chǎn)品，以家庭護理類圖書為大眾產(chǎn)品，適當時機再推出家政護理培訓服務等內(nèi)容，且互為依托，共造市場，探索打造護理服務產(chǎn)品線的新模式，從而做深、做透、做精護理類圖書市場。
4.創(chuàng)新優(yōu)化，確保品牌青春常在
任何產(chǎn)品都是有一定生命周期的，品牌圖書也是如此。我們必須根據(jù)讀者的要求，根據(jù)形勢的發(fā)展，不斷進行創(chuàng)新、優(yōu)化品牌圖書，否則就有可能被同行的新產(chǎn)品擠出市場。因此，我們不能滿足于已建立的品牌圖書，而要在已形成的品牌產(chǎn)品線的基礎上，通過選取新的編輯撰寫角度，改變書籍的內(nèi)容和形式，提供嶄新的理念和視角等，不斷創(chuàng)新、優(yōu)化，不斷更新?lián)Q代，做到生產(chǎn)一批、開發(fā)一批、研究一批，使圖書品牌跟上時展的步伐，保持青春活力，體現(xiàn)出品牌的價值所在。如我社出版的《檢測數(shù)據(jù)大全》系列書，由于我們緊密關注家電行業(yè)的發(fā)展，適時修訂，淘汰過時不用的集成電路數(shù)據(jù)，添加新型家電的相關檢測數(shù)據(jù)，同時也根據(jù)新家電的推出進行了適時延伸。這樣，《檢測數(shù)據(jù)大全》系列書不僅時刻以新的內(nèi)容面貌出現(xiàn)在讀者面前，還解決了讀者面對的實際問題，迎來了更多的新讀者，從而保持了長銷不衰，并且也成為我社的品牌產(chǎn)品線之一。
