硅衬底片上螺旋电感宽带2π等效电路模型

针对高损耗硅衬底,基于部分元等效电路方法和全耦合变压器模型,建立了一种新的片上螺旋电感物理模型.该模型考虑了趋肤效应、邻近效应和衬底涡流损耗对螺旋电感中串联电感和串联电阻频率特性的制约,并通过2π等效电路结构计入了电感中寄生电容的分布特性.通过与全波分析方法对比,验证了在15GHz范围内由该模型导出的等效电感、等效电阻和Q值误差均在8%以内.该模型可望用于硅基射频集成电路中电感的优化设计和进一步的理论探讨.     

宽带硅衬底RF片上螺旋电感物理模型

针对高损耗硅衬底,源自部分元等效电路方法考虑了趋肤效应和邻近效应对螺旋电感中串联电感L_s、串联电阻R_s频率特性的制约,并基于全耦合变压器模型计入了复杂的衬底涡流损耗,从而建立了一种新的片上螺旋电感物理模型.通过与全波分析方法对比,验证了在20GHz范围内由该模型导出的等效电感L_eff、等效电阻R_eff和Q值误差仅在7%以内.该模型可望用于硅基射频集成电路中电感进一步的理论探讨和优化设计.     

硅基片上螺旋电感宽带物理模型

针对高损耗硅衬底,基于部分元等效电路方法和麦克斯韦电磁场理论,计入了趋肤效应、邻近效应和衬底涡流损耗对螺旋电感串联电感Ls与串联电阻Rs频率特性的制约,并通过n等效电路结构模拟了寄生电容的分布特性,从而建立了一种新的片上螺旋电感物理模型。通过与全波分析方法对比,验证了在20GHz范围内由该模型导出的等效电感Leff,等效电阻Reff和Q值误差均在7%以内。该模型可望用于硅基射频集成电路中螺旋电感进一步的理论探讨和优化设计。     

片上螺旋电感集总模型中衬底因子的分析与拟合

石英、高阻SOI、高阻硅等衬底上实现的电感具有比低电阻率衬底的电感更优的高频性能,因而研究基于不同衬底的电感性能,并在高频模型中进行精确的衬底因子表征就显得十分重要.综合考虑高频下的趋肤效应和邻近效应及衬底电磁损耗对电感性能的影响,实现了片上螺旋电感的集总元件模型,并通过与SOI、石英衬底的电感仿真参数及高阻硅衬底的电感测试参数进行了模型验证,结果表明,该模型拟合的S参数及Q值曲线能与仿真及测试结果吻合,同时模型中衬底因子的提取值与衬底性质相符合,因而该模型适用于片上电感的模拟与设计.     

一种简化的片上螺旋电感双π等效电路模型

提出了一种简化的片上螺旋电感双π等效电路模型。该模型可有效的反映螺旋电感中的趋肤效应、邻近效应、衬底耦合、馈通电容、导体间电容等分布效应的影响。推导了该模型中元件的估算公式。由该估算公式得出的元件参数，可作为与实际数据拟合的参考值，从而提高了拟合的效率与准确性。经拟合后的等效电路模型，在0．1～10GHz范围内，与电磁场仿真软件(ADS momentum)所得的仿真结果有很好的一致性。     

双π片上螺旋电感全缩放模型

本文提出了一种新型的片上螺旋电感的双π等效电路模型。引入一个类似MOS模型的层次结构,将全局模型（global model）的几何缩放公式和单管模型（local model）的计算方程严格区分开来。主要的寄生效应,包括趋肤效应,邻近效应,衬底上的感性和容性损耗,以及分布效应,都可在单管模型中由几何和工艺参数计算。由于很难得到准确的版图参数和工艺参数,因此为了修正不精确的版图参数和工艺参数引起的误差,我们在单管模型中加入了一组模型参数。参数缩放公式可以描述各种几何尺寸的电感特性。模型的准确性通过一批具有不同尺寸,基于0.18-μm SiGe BiCMOS工艺的单端电感进行了验证,结果表明在较宽频段内,测试和仿真结果拟合良好。     

射频CMOS平面螺旋电感2-π等效电路模型参数的提取

从有理分式拟合方法出发,提出了用于射频CMOS平面螺旋电感2-π等效电路模型参数提取的新方法.通过比较提参后等效电路给出的S参数和实验测量的S参数,证明该方法的精度很高.此外,提参的策略非常直接,因此容易在CAD里面编程实现.提参得到的等效电路模型对于射频电路设计者来说也是非常有用的.     

基于改进型单π和双π拓扑结构的螺旋电感可缩放模型的建模与比较

本文针对改进型的单π 和双π等效电路模型,建立了两个用于片上螺旋电感建模的可缩放模型。两个可缩放模型中的所有元件均由与物理尺寸相关的方程表示,且均能准确表征射频螺旋电感的性能。通过等效电路和参数提取的复杂性、缩放规则以及两个可缩放模型的准确性等方面,对单π和双π 的可缩放模型进行了对比。这两个可缩放模型的准确性通过一批具有不同感值、圈数和半径,基于0.18-μm 1P6M RF CMOS工艺的电感进行了验证,结果表明在低频到自谐振频率频段内,测试和仿真结果拟合良好。     

片上螺旋电感宽频带等效电路模型的建立

介绍了一种简单而有效的对片上螺旋电感建立集总等效电路模型的方法,并提出了用电容和电感补偿等效代替的思想,实现了9个参数的宽频带电路。通过仿真ADS中空气桥横跨式结构和电介质隔离地下通道式结构,该等效模型在26~40GHz带宽内获得了S参数、有效电感值和Q值比较好的拟合效果,为片上螺旋电感的提参建模提供了快速、可行的方案。     

射频CMOS平面螺旋电感2-π等效电路模型参数的提取

从有理分式拟合方法出发,提出了用于射频CMOS平面螺旋电感2-π等效电路模型参数提取的新方法.通过比较提参后等效电路给出的S参数和实验测量的S参数,证明该方法的精度很高.此外,提参的策略非常直接,因此容易在CAD里面编程实现.提参得到的等效电路模型对于射频电路设计者来说也是非常有用的.     

基于TSV的三维集成螺旋电感等效电路模型

基于硅通孔(TSV)技术,可以实现微米级三维无源电感的片上集成,可应用于微波/射频电路及系统的微型化、一体化三维集成。考虑到三维集成电路及系统中复杂、高密度的电磁环境,在TSV电感的设计和使用中,必须对其电路性能及各项参数指标进行精确评估及建模。采用解析方法对电感进行等效电路构建和寄生参数建模,并通过流片测试对模型进行了验证。结果表明,模型的S参数结果与三维仿真结果吻合良好,证实了等效电路构建的精确性。采用所建立的等效电路模型可以提高TSV电感的设计精度和仿真效率,解决微波电路设计及三维电磁场仿真过程中硬件配置要求高、仿真速度慢等问题。     

基于PEEC方法的片内螺旋电感建模

采用部分元等效电路方法，结合近似的三维闭式格林函数，在10GHz以下的频率范围提出了一种针对有耗硅衬底上螺旋电感的准静态建模新方法．该方法充分考虑了有耗的硅衬底、趋肤效应、接近效应等因素对螺旋电感电特性的影响，通过与全波分析方法对比，证明在相当宽的频率范围该方法是有效、可行的，可广泛应用于微波和射频硅集成电路的优化设计和仿真．     

基于PEEC方法的片内螺旋电感建模

采用部分元等效电路方法,结合近似的三维闭式格林函数,在10GHz以下的频率范围提出了一种针对有耗硅衬底上螺旋电感的准静态建模新方法.该方法充分考虑了有耗的硅衬底、趋肤效应、接近效应等因素对螺旋电感电特性的影响,通过与全波分析方法对比,证明在相当宽的频率范围该方法是有效、可行的,可广泛应用于微波和射频硅集成电路的优化设计和仿真.     

基于螺旋电感的Wilkinson功分器设计

Wilkinson功分器是一种常用的无源器件,随着通信设备小型化的要求越来越高,无源器件的体积成为其发展瓶颈。为解决这个问题,在分析螺旋电感主要参数及等效电路基础上,提出了一种基于π型等效1/4波长传输线原理,利用集总参数元件组成等效微带线电路的集总参数方法,设计出Si沉底上的螺旋电感和片上电容来实现微波单片集成(MMIC)电路的Wil-kinson功分器。实验表明,同等性能情况下,该方法设计的Wilkinson功分器可以有效减少Wil-kinson功分器的外形尺寸。     

硅基平面螺旋电感的等效电路模型和参数提取

针对螺旋电感传统等效电路模型的不足,提出了一种改进形式的集总参数等效电路模型.该等效电路模型能很好地反映出电感参数随频率变化的实际效应,可适用于从低频到自谐振频率的宽频带范围.同时,应用电磁场全波分析方法对CMOS工艺下平面螺旋电感进行仿真分析.从得到的散射参数中提取电感L、Q值及自谐振频率.基于参数优化和曲线拟合技术,给出了等效电路模型中各个元件值的多变量闭合表达式.这些表达式可方便地用于集成电路的设计和优化,从而提高电路设计的性能和效率.     

CMOS RFIC平面螺旋电感的集总等效电路

基于DDM-CM理论,建立了CMOS工艺下射频集成电路中广泛使用的平面螺旋电感器的π型集总等效电路.获得了Si-SiO2结构衬底上解析、封闭的集总参数的表达式,并和已经发表了的实验数据进行了比较,验证了所得结果的准确性.     

应用于无线收发机关端的片上螺旋型电感的研究

这篇文章探讨了在现在的标准工艺条件下集成电感的设计和分析问题,包括片上螺旋型电感的有关版图,损耗机制,模型和参数提取问题,最后以一种被学术界广泛妆受的模拟工具对电感的有关设计进行了模拟,给出了模拟结果,并进行了分析,给出了设计片上电感应遵循的原,有着工艺技术和人们对电感的寄生效应的认识的加深,可以相信片上集成电感在高频电路中的应用将越来越广泛。     

衬底结构特征对硅基螺旋电感性能的影响

使用三维电磁场模拟的方法对不同硅衬底结构螺旋电感进行了模拟和分析.通过改变衬底的电导率、隔离层的厚度以及隔离层的材料、衬底引入硅锗合金层等模拟,分析了电感性能的变化.结果表明随着电导率的减小,电感的性能会增强,但改善的幅度会逐渐减小.厚的SiO2隔离层有利于减小衬底损耗,但是会给工艺增加难度.采用低k材料作为隔离层是改善电感性能的一种比较理想的方法.     

基于单π模型的RF螺旋电感模型及参数提取法

提出了一种基于单π模型的RF螺旋电感等效电路模型及参数提取方法。该模型在传统单π模型基础上,增加支路间的并联RC网络来表征衬底耦合。在串联支路,增加RL网络来模拟趋肤效应和邻近效应。采用分频段的方法来合理简化等效电路。采用直接解析法来获得等效电路网络中所有的模型参数,无需任何优化。验证结果表明,在0~40 GHz范围内,模型值与仿真值吻合较好。该模型及参数提取方法不仅能简化计算量,还能更好地解释电路行为,对RFIC设计有参考价值。     

射频CMOS工艺中片上螺旋变压器的新型等效电路模型

本文提出一种新型的紧凑模型来模拟片上螺旋变压器的性能。传统的变压器模型一般都是两个螺旋电感模型的组合,即两个相互耦合的pi型或双pi型子电路的组合。本文所提出的新模型则采用T拓扑结构的形式,虽然它只包含12个集总元件,但是能够精确模拟整个变压器结构的特性。该新型模型具有较强的物理意义,同时文中给出了该模型的具体推导过程。另一方面,本文提出一种简单的参数提取步骤,利用这个提取步骤可以十分容易地提取出新型模型中的所有模型参数,并且不需要计算机的优化拟合。在这个提取步骤中,一个新方法被提出用来提取阶梯电路的参数,而阶梯电路被广泛用于模拟各种无源器件中的趋肤效应。为了检验该新模型的有效性和准确性,本文比较了模型仿真和实际测试在自感、品质因数、耦合系数和插入损耗等方面的特性,在自谐振频率以内的很宽频率范围内,两者均吻合得很好。