Monolithische GaAs FET- und HBT-Oszillatoren mit verbesserter Transistormodellierung

Die vorliegende Arbeit behandelt die Analyse und Optimierung von monolitisch integrierten Oszillatoren (MMIC-VCO) auf Gallium-Arsenid (GaAs). Der erste Teil beschäftigt sich mit der Kleinsignalmodellierung von GaAs-Feldeffekttransistoren (FETs) und Heterobipolartransistoren (HBTs). Es wird ein neuer Algorithmus für HBTs vorgestellt, der eine zuverlässige Extraktion der Elemente des Kleinsignalersatzschaltbildes ermöglicht und auch für HBTs aus anderen Materialsystemen (SiGe, InP) erfolgreich eingesetzt wurde. Ferner wird das niederfrequente Rauschen von GaAs HBTs untersucht und ein Extraktionsverfahren für die relevanten Rauschquellen entwickelt. Diese Ergebnisse werden dann auf den in der Mikrowellentechnik weit verbreiteten Reflexionsoszillator angewandt. Es wird der Zusammenhang zwischen Schleifenverstärkung, belasteter Güte und Phasenrauschen abgeleitet und analysiert. Dies führt zu einer neuen Designstrategie, mit der sich die belastete Güte maximieren l-asst. Auf dieser Basis wurden MMIC-VCOs bei 38 GHz und 77 GHz realisiert, die Bestwerte in Bezug auf das Phasenrauschen erreichen.