电热单片微波集成电路设计流程
步是运行脚本，以确定模块的范围和Microwave office布局中所有场效应管的位置。此信息是格式化的，并且导出成一个文件以输入到SYMMIC。这个文件与场效应管的设备模板定义了整个热模拟的有限元问题。第二个文件输出包含来自于电气模拟的场效应管的耗散功率水平。此文件作为参数输入文件，定义了所有热分析的仿真案例。
因为相对于AWR软件的SYMMIC是一个独立运行的应用程序，在文件从Microwave office中输出后，它可以随时的使用。打开从SYMMIC中输出的版图，将显示用于热分析的低噪放-功率放大器的三维模型（图2）。由于该模型是基于参数化的模板，场效应管的尺寸，层的厚度，材料的属性，和热量分布等参数可以在SYMMIC中修改，来测试各种各样的设计。运行两种不同的低噪放-功率放大器模拟。在第一个模拟中（图3），功率放大器是不工作的，低噪放以标称值50mW运行。在上述基板上的低噪放场效应管的温度大约在8°C。在第二个模拟中，功率放大器和低噪放都工作。功率放大器中的输出级和驱动中的每个场效应管差不多以450mW的耗散功率工作。显然，这是一个非常热的测试条件。在此装置中（图4），输出级场效应管的温度差大约有20°C，底板上最热的场效应管工作温度大约为90°C.底板上的低噪放场效应管尽管现在差不多是13°C-当这些场效应管是唯一的热源时也许相比起来，有一点热，但不如高功率放大器在极限条件下预计的那么热。
图2：SYMMIC中更新/验证每个FET 功率耗散情况的LNA-PA模型及对话框。
图3：PA关闭、LnA额定功率工作时LnA-PA MMIC的SYMMIC仿真结果。
图4：高功率放大器与低噪声放大器MMIC同时运行。
在这个模拟中，功率放大器假设要不断工作在启用/禁用功能。结果是低噪放的沟道温度上升了5°C.其他应用程序除了启用/禁用功能，可能需要功率放大器工作在瞬态模式。SYMMIC也能作为一个瞬态的热解算器，因此可以承受脉冲或其它调制方案的热波动【参考5】。
电-热联合仿真
SYMMIC也可用于循环来评价温度对性能指标的影响，不仅是可靠性和噪声。这种类型的分许，需要一个温度敏感的参数，使晶体管模型热分析可以反馈到电路仿真中。Microwave office中的脚本允许SYMMIC计算温度来更新这种模型的温度参数。这种变化通常会改变电路的电气性能和晶体管的耗散功率水平。不同的耗散功率将产生不同的温度。因此，脚本可用于迭代分析，其中，每一个Microwave office中的电路模拟随着SYMMIC中的热分析而改变来产生一个对连续运行中的温度和电气性能指标的准确的评估。
热阻抗网络
此外，热瞬变可能会引入不希望的记忆效应，这难以评估。对于这种类型的瞬态分析，应同时运行电路和热模拟【参考6和7】。这由集成了新一代阻抗网络的Microwaveoffice/SYMMIC来实现的。
由于耗散功率导致的节点温度升高，往往表现为°C/W的热阻。晶体管模型包括一个热电阻参数，允许考虑到自热效应的电气仿真。对于一个单一的器件，这个值可以简单的通过用耗散功率除峰值温度的热分析来确定。然而对于瞬态分析，晶体管模型需要热阻和热容，鉴于在微波单片集成电路中有一个以上的热时间常数，后者更难估计。有晶体管阵列的单片微波集成电路的情况要更加复杂，因为不仅需要考虑自热效应，而且，还需要考虑临近器件之间的热耦合效应。
因此，SYMMIC通过自动的求解一个在特定操作条件下的整个单片微波集成电路热模型的热阻抗网络，提供了一个独特的解决方案。SYMMIC输出的热阻抗作为一个网表电路描述返回到Microwave office环境中。这种热网络可以连接到晶体管的热端口，获得一个瞬态的模拟。
结论
集成电-热协同设计流程的优点有两个方面：
• 快速的设计转换，因此单片微波集成电路的设计人员不需要依赖别人来运行仿真。
• 更快的电-热模拟，进行设计优化，例如有着特定应用的最紧凑的有源设计。
通过SYMMIC与AWR设计环境的热分析软件的基于脚本的结合，实际的热模拟作为射频/微波设计流程的一个不可分割的组成部分而不是一个机械的工程软件，对于单片微波集成电路的设计者来说，成为了一个现实。SYMMIC的基于模板的方法，并且纯粹的仿真速度与集成到Microwave office中的脚本相结合，使得更精确的器件模拟电路设计是可能的。不必再采用一个更详细的电磁仿真，可靠性和电气性能在仿真中可同时考虑。因此，软件将持续升温。单片微波集成电路的设计者将准备好使用AWR Connected for SYMMIC。
参考文献
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