一种1.8 V低功耗2 GHz预分频电路的设计

描述了一个应用于高集成度2 GHz频率综合器的预分频电路的设计,预分频电路中D触发器采用了源极耦合逻辑电路结构,可以提高电路工作频率,同时有效减小开关噪声和电路功耗.预分频电路采用TSMC 0.25 μm IPSM CMOS工艺实现,Spectre仿真表明,在1.8 V的电源电压下,经过优化的预分频电路能够在各种工艺条件和温度下正常工作,整体功耗为6.2 mw(单个D触发器功耗仅为1.8 mW),满足手持设备的要求.     

一种用于单片UHF RFID阅读器中的低相位噪声LC VCO设计

介绍了一种适用于UHF RFID(Radio Frequency Identification)阅读器的低相位噪声压控振荡器(VCO)电路.通过在传统的VCO电路中加入抑制电源噪声的regulator并在共模端加入平衡滤波电路对尾电流源的二次谐波分量进行抑制来降低1/f3区域的相位噪声,同时选取合适的电感值及其Q值使得VCO在1/f2区域也能获得较佳的相位噪声性能.同时,文中给出了本设计中使用的低噪声基准源电路.整个电路采用UMC0.18 μm MM/RF CMOS工艺实现,仿真与测试结果显示所提出的VCO结构和传统VCO相比几乎在所有区域内对相噪声均有5 dB的改善.本设计使用的电源电压为3.3 V,VCO中心频率为1.8 GHz,调谐范围约为11%,频偏1MHz处相位噪声约为-127 dBc/Hz,总电流约为7.2 mA.     

低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感应用研究

从模拟向数字、定频向变频、接插件向平面片式化的方向发展是当前电子信息技术变革的主要方向,而叠层片式电感器件及其相关的低温共烧铁氧体材料,则是实现无源接插件向平面片式化发展的技术瓶颈。通过理论分析、材料研制以及器件应用验证三位一体的研究模式,实现了从材料微观、宏观性能的分析到材料研制途径和工艺优化以及片式器件设计及制备的综合调控,为开发高性能的低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感器件奠定理论和实践基础。在理论研究方面,首先分析了决定低温烧结NiCuZn铁氧体材料主要磁性能:包括起始磁导率、品质因数、饱和磁感应强度、居里温度和矫顽力等的关键影响因素,为材料研制过程中如何控制和改善这些磁性能提供了重要的理论指导。然后又从物质迁移的角度探讨了促进NiCuZn铁氧体低温烧结和致密化的有效途径。此外,为了实现低温烧结NiCuZn铁氧体能够根据磁导率目标要求进行材料配方的"量身定制",还结合理论推导和数值拟合得到NiCuZn铁氧体磁导率的半经验计算公式,并基于遗传算法建立配方优化设计程序,大大提高了材料研发的效率和速度。在材料实验研究方面,分别采用了三种方法,即氧化物法、sol-gel法以及复合法对低温烧结NiCuZn铁氧体展开研究。在氧化法材料研制过程中,首先明确了NiCuZn铁氧体配方设计的基本原则,并在此基础上详细研究了主配方中CuO含量对材料烧结特性、微观形貌及电磁性能的影响,确定当主配方中x(CuO)为10.2%时,能较好兼顾材料低温烧结和高电磁性能的要求。此后通过对比实验,详细研究了预烧温度、球磨时间以及升温速率等制备工艺参数对材料烧结特性和电磁性能的影响。确定了低温烧结NiCuZn铁氧体最佳的预烧温度为800℃;最佳的二次球磨时间为24 h;最佳的升温速率应≤2.5℃/min。最后研究了不同的掺杂组合模式对材料性能的影响,明确了获得高磁导率的掺杂模式为:加入物的最佳质量分数是1.5%Bi2O3+0.3%WO3;兼顾高磁导率和高品质因数的掺杂模式为:1.5%Bi2O3+0.3%WO3+0.2%Co2O3。在sol-gel法低温烧结NiCuZn铁氧体材料研制过程中,首先对工艺过程中形成的干凝胶、自蔓延燃烧粉末以及最终烧结样品的晶相结构进行了分析。明确了经过自蔓延燃烧后的粉末已经铁氧体化,且粉末颗粒尺寸仅为几十纳米,具有很好的表面自由能。然后将sol-gel法与氧化物法制备样品的烧结特性和电磁性能进行了综合对比,详细分析了两种低温烧结铁氧体制备方法各自的技术优劣。此后,又采用了综合氧化物法和sol-gel法的复合法进行低温烧结NiCuZn铁氧体材料的研制。研究发现,纳米铁氧体微粉掺杂对促进NiCuZn铁氧体的低温烧结效果明显。这是由于具有高活性的纳米微粉均匀混合到氧化物法制备的微米级粉料中,增大了颗粒之间的接触面积及互扩散的缘故。同时,复合法能够避免氧化物法和sol-gel法各自技术上的一些缺陷,因而有望获得更好的材料电磁性能。在片式电感应用研究方面,首先基于有限元计算和电磁场仿真的思想,借助HFSS软件,进行片式电感结构的优化设计及性能的仿真预测。明确了对于0603型片式电感,当采取绕线长边长a=1 200μm,短边长b=500μm,绕线线宽w=100μm,绕线距上下边距μ=150μm时,能获得较好的片式电感性能。同时,通过拟合得到片式电感的感量与叠层匝数之间的指数关系。此后,对片式电感制备工艺流程进行了详细分析,明确了一些工艺控制的关键技术。最后,采用研制的低温烧结NiCuZn铁氧体材料,按照优化的片式电感结构,在电子科大LTCC工艺线上进行了片式电感的实际研制。经验证,实际制备的片式电感的感量比仿真预测值偏低,这主要是由于片式电感磁芯的磁导率与标样环有一定的差异所致,但电感量与叠层绕匝数之间的指数关系与预测值较为吻合。     

热丝和射频等离子体化学气相沉积法制备定向碳纳米管薄膜

采用热丝和射频等离子体复合化学气相沉积设备(PE-HF-CVD),以CH4、H2和N2为反应气体.在较低衬底温度下(500℃),用简单的催化剂制备方法--旋涂法在硅片上涂覆Ni(NO3)2溶液,经热处理及H2还原后的Ni颗粒为催化剂,在硅衬底上制备出了垂直于硅片且定向生长的碳纳米管薄膜.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果显示,1 mol/l的硝酸镍溶液旋涂硅片所得催化剂制得的碳纳米管管径为30～50 nm,长度超过4μm,定向性好.并用拉曼光谱(Raman)对不同摩尔浓度Ni(NO3)2溶液条件下制备的碳纳米管薄膜样品进行了表征.     

光电跟踪系统中扩展目标的成像对比度分析

分析了影响大气层内扩展目标成像对比度的主要因素,研究了整体倾斜校正对扩展目标对比度影响的数学关系,并分析了采用绝对差分算法提取整体相位倾斜的复杂度优化问题。采用快速倾斜镜对成像光束整体倾斜进行校正能够提高扩展目标的成像对比度,降低后端数字图像处理的难度,进一步减少目标识别和跟踪所需要的时间,对提高低对比度目标的光电跟踪效率具有参考意义。     

低强度激光辐照对蝗虫活性的影响

为研究低强度激光辐照对蝗虫活动能力的影响,以减少农药的使用量和降低农药的浓度,选择大功率连续型近红外半导体二极管激光器,针对3龄至4龄期东亚飞蝗蝻虫头部位置,在距离激光发光面4cm处,进行2s和4s的辐照试验,分别观察比较辐照前后蝗虫的活性和活性降低程度．试验结果表明,辐照前,蝗虫具有较高的活性,辐照后蝗虫的活性降低,并逐渐趋于一致性;辐照时间越长,蝗虫的活性降低程度越高。说明低强度近红外激光辐照蝗虫头部位置能明显抑制其活动能力。     

X波段大功率T/R组件

采用公共支路、发射支路、接收支路和电源调制及控制电路,设计制作了一种X波段大功率T/R组件。在组件中,利用低温共烧陶瓷(LTCC)基板实现了多层互连,采用Wilkinson功率合成器实现了大功率输出。在组件布局上,充分考虑腔体效应,合理安排各电路单元。在制作工艺方面,采用单元装配的方式,合理设置温度梯度。该组件在X波段9～10 GHz带宽范围内,接收支路噪声系数小于3.1 dB,接收增益为(25.7±0.2)dB,发射支路的功率增益大于30 dB,输出脉冲功率大于15W,移相均方根误差小于2°,衰减幅度均方根误差小于0.25 dB。     

面向存储系统的低功耗SoC设计

降低存储系统功耗是SoC设计中的重要问题,基于对程序执行与器件特性的分析,在SDRAM中引入数据缓冲区,给出针对多进程数据访问特性的实现方法,降低了程序运行时外存设备的功耗。在EMI中实现了指令FIFO,并给出定制方法,降低了程序运行时的SDRAM能耗。实验与仿真表明,该方法能有效降低程序运行时SoC存储系统整体功耗。     

基于多节SIRs的新型四通带滤波器设计

提出了一种基于多节1/2波长SIRs的具有通带可控的紧凑型四通带滤波器。该滤波器由上下两个谐振器A和B组成,谐振器A由两节1/2波长SIRs中心加载一段短路枝节组成,控制第二和第三通带;谐振器B由三节1/2波长SIRs中心加载一段短路枝节组成,控制第一和第四通带,最终得到了尺寸为8.09 mm×14.12 mm(0.10λ_g×0.17λ_g)的四频带通滤波器。实验结果表明,该滤波器的通带可控并且满足低损耗的要求,4个通带的中心频率分别为2.22/3.66/5.63/7.52 GHz,插入损耗分别为0.32/0.41/1.38/0.43 dB,每个通带的回波损耗都优于20 dB,实验结果与理论分析一致。     

Novel Maskless Bumping for 3D Integration

A novel, maskless, low‐volume bumping material, called solder bump maker, which is composed of a resin and low‐melting‐point solder powder, has been developed. The resin features no distinct chemical reactions preventing the rheological coalescence of the solder, a deoxidation of the oxide layer on the solder powder for wetting on the pad at the solder melting point, and no major weight loss caused by out‐gassing. With these characteristics, the solder was successfully wetted onto a metal pad and formed a uniform solder bump array with pitches of 120 µm and 150 µm.