1. 研究目的与意义
信息时代的到来推动了无线通信技术的飞速发展，功率放大器技术以惊人的速度迅猛发展。如今功率放大器已被广泛用于各种无线通信设备中，影响着我们生活的方方面面。所以功率放大器成了人们关注的焦点，其中射频功率放大器是目前人们研究与应用的重点。HBT射频功率放大器的功率增益和输出功率都严重地受到外界环境温度的影响。因此，提高功率放大器的热稳定性显得尤为重要。射频功率放大器位于无线通信的末级，其作用是将输入信号的功率放大以提高其辐射能力。作为通信设备中最重要的元件之一，功率放大器的设计主要关注其输出端的可用功率情况，是一种大信号放大器。射频功率放大器由于具有工作电压低、尺寸小等优点，广泛应用于卫星通信、移动通信、雷达等各种工业装备中。随着无线通信和军事领域新标准新技术的不断发展，射频功率放大器的性能面临更高的要求。如当代无线通信系统要求运营商能够及时处理数量巨大的上行下行通信数据，提高从移动设备或者无线基站到网络中心的数据传输能力。针对射频功率放大器则要求其向高效率、髙线性度以及小尺寸三个方向发展。 HBT衬底材料（GaAs)的导热系数小，PA产生的功耗致使晶体管温度明星升高而产生热效应，在当代PA集成度日益提高的趋势性下则表现的更为严重，成为制约射频HBT功率放大器进一步发展的重要因素。射频HBT功率放大器热效应问题正逐步成为研究的热点，研究和开发出能够改善热效应问题的射频HBT功放具有十分重要的意义。放大器的升温来源于电能与热能的转换，即放大器正常工作时，由于其效率有限，电源能量仅有部分成为射频信号输出，其余能量转化为电路产生的直流功耗，功耗在晶体管上形成热积聚使其温度上升，从而引起晶体管性能的变化，对放大器电输出特性造成影响。由于同时涉及到热学领域与电学领并从器件出发归于电路的设计，热效应的研究一直是射频HBT功率放大器设计中的难点，具有很高的附加价值。目前，设计功率放大器通常忽略热效应因素，或采用经验设计方案，为了得到高性能的功率放大器，研究射频HBT功率放大器的热效应具有重要意义。而早在九十年代初，人们便对HBT晶体管单管的热稳定特性进行了研究。通常采用的方法有：
（1）使用单管镇流电阻。镇流电阻是对功率晶体管自热效应有效且简单易行的方法。现代射频功率HBT设计仍然普遍采用。镇流电阻同时具有负反馈作用，其基本原理为：当温度升高使电流增大时，加载在镇流电阻的压降增加，导致输入结电压减小，从而阻碍电流的进一步增大，稳定电路。镇流电阻值需优化设计，若取值太小，则负反馈作用不明显，不足以使得HBT热稳定；若取值太大，将衰减HBT输出功率、功率增益等。因而单管镇流电阻的方法仅维持了晶体管的热稳定性，但晶体管温度升高后，电流增益减小，从而导致功率增益的下降等一系列电特性的变化。
（2）多管镇流的电阻网络。通过增加指之间的电气互联增强指之间的热耦合作用，使得温度趋于一致，此方法虽然使得晶体管热均匀，但需要计算大量数据的镇流电阻，计算量加大，设计困难。（3）采用增益补偿。由于镇流电阻带来增益下降等缺点，为使功率放大器在不同温度下能够保证稳定的增益，人们提出在低温时让一部分信号流入补偿结构衰减到地，另一部分信号用于放大，而高温时，减小补偿结构吸收的电流，让更多的信号进入晶体管放大，从而整体上维持增益不变。通过牺牲低温时的增益，达到整个温度范围内的增益稳定。它的优点在于补偿高温作用下的电特性，缺点在于牺牲低温时的输出功率等电特性。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
功率放大器大功率输出产生严重热效应，致使功放性能退化，为得到优良性能的射频功放，应解决热效应瓶颈问题。本课题拟通过对散热结构优化设计，通过改善散热环境，增加散热路径，使得功放温度降低，并使得温度分布较均匀。借助于仿真软件COMSOL，得到温度较低且均匀分布的优化结构。
预期目标：
3. 研究方法与步骤
采用的研究方法及步骤：
（1）在设计初期阶段进行认真调研。在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出开题报告；
（2）详细分析系统的设计需求，设计出系统总体方案；
4. 参考文献
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2012,07:18-20.[6] 米多斌，王绍东，倪涛. 功率MMIC封装的热分析[J]. 半导体技术，2016,07：551-555.[7] 林倩，陈超. 宽带功率放大器温度可靠性性研究[J].天津理工大学学报, 2017,01:18-20.[8] 赵昕，张万荣，金冬月等。
改善多指HBT热稳定性的非均匀指间距技术[J]. 微电子学， 2011，41:577-581.[9] D.皮茨， L.西索姆著. 传热学[M].第二版，葛新石等译. 北京：科学出版社，2002:1-16.[10] 王钦，孙伟锋，刘侠等。
5. 工作计划
（1）2022.3.16-2022.3.23查阅资料，完成开题报告，完成外文资料的翻译; （2）2022.3.24-2022.3.31熟悉任务书中的所有要求，并完成开题报告的撰写；（3）2022.4.1-2022.4.8修改开题报告，并提交； （4）2022.4.9-2022.4.16 了解功放热效应产生的原因及功能退化表现，准备课题研究软件仿真设计；（5）2022.4.17-2022.4.24围绕改善散热环境的方法，提出本文的设计方案并对功放温度进行仿真设计与调试；（6）2022.4.25-2022.5.2开始研究仿真设计; （7）2022.5.3-2022.5.10 进一步修改，调整并完善仿真设计；（8）2022.5.11-2022.5.18 开始资料收集，撰写论文提纲;（9）2022.5.19-2022.5.26总结资料并撰写论文;
（10）2022.5.27-2022.6.4 修改论文并不断完善，准备最终答辩。
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