共面波导(CPW)馈电单极子天线的设计与研究

给出一种工作于900MHz的共面波导(CPW)馈电单极子天线的设计。该单极子天线以共面波导的中心导带为辐射单极子，以中心导带两边的金属导体作反射板，结构简单紧凑。但是由于天线与共面波导之间缺少有效的隔离，造成天线性能受共面波导尺寸的影响较严重。本文通过模拟计算和实验测量详细分析了共面波导尺寸的变化对天线性能的影响，给出了结合共面波导尺寸设计的工作在900MHz的单极子天线结构数据。     

共面波导有限金属厚度效应的研究

用保角变换法对共面波导金属厚度效应进行了理论分析，编制了相应的计算机程序，给出了数值解，并对此进行了多元曲线拟合，导出了考虑金属厚度后的形状比k、有效介电常数、特征阻抗、损耗的闭定表达式。用此修正表达式求得特征阻抗及损耗的数值解，并与K．C．格普塔的修正值及实验测量值进行了详细比较，结果表明此修正公式与实验值相符较好。     

聚合物共面波导行波电极电光调制器

用聚合物材料BPAN-NT设计并初步成功制作了共面波导(CPW)行波电极电光调制器。用反应离子刻蚀(RIE)的方法制作脊波导,通过电晕极化使芯层有电光效应,利用电镀方法制作厚行波电极。对调制器的各项特性参数进行了测试,测得调制器的微波损耗系数0α=0.9 dB/cm.(GHz)1/2、在1.317μm波长上Vπ=250 V,由此算得芯层材料的电光系数3γ3=3.7 pm/V,同时测得消光比为13.49dB、插入损耗为18.6 dB,在8 GHz的微波频率上观察到了调制光信号,理论计算3 dB光调制带宽为43.77 GHz。     

薄衬底共面波导的特性分析

本文推导出了薄衬底共面波导特性参数计算的近似解析表达式,避免了薄衬底保角变换中的"拥挤现象".利用该表达式并结合部分电容法可以计算在导体与衬底之间加薄绝缘层的共面波导的特性参数,分析结果与实验数据相符合.最后还对有薄绝缘层的硅衬底共面波导的损耗因子进行了分析.     

一种新型MEMS可调滤波器的设计

提出了一种采用非均匀分布MEMS结构的可调滤波器设计方案。基于这种新型结构,讨论了一个中心频率为20GHz的二阶带通可调滤波器模型。通过HFSS对该二阶带通滤波器模型进行了全波分析。仿真结果表明:通过分别改变共面波导结构上方不同部分的MEMS电容高度,该滤波器中心频率在18.71~20.62GHz连续可调,相应的3dB带宽值为2.36GHz和2.94GHz。该滤波器9.5%的可调率相比于同类型均匀分布式滤波器的可调范围增加了大约18.6%(300MHz)。通过分析可知,采用非均匀分布MEMS结构的可调滤波器不仅结构更紧凑合理,而且获得了比均匀结构更大的调节范围,极大地增加了设计的灵活性。     

A micromachining technology for integrating low-loss GHz RF passives on non-high-resistivity low-cost silicon MCM substrate

A micromachining technology for integrating high-performance radio-frequency (RF) passives on CMOS-grade low-cost silicon substrates is developed. The technology can form a thick solid-state dielectric isolation layer on silicon substrate through high-aspect-ratio trench etch and refill. On the non-high-resistivity but low-loss substrate, two metal layers with an inter-metal dielectric layer are formed for integrating embedded RF components and passive circuits. Using the technology, two types of integrated RF filters are fabricated that are band-pass filter and image-reject filter. The band-pass filter shows measured minimum insertion loss of 3.8 dB and return loss better than 15 dB, while the image-reject filter exhibits steeper band selection and achieves better than −30 dB image rejection. A 50 Ω co-planar waveguide (CPW) on the substrate is also demonstrated, showing low loss and low dispersion over the measured frequency range up to 40 GHz. The developed technology proves a viable solution to implementing silicon-based multi-chip modules (MCM) substrates for RF system-in-package (RF-SiP).     

27.5GHz 0.2μm PHEMT1∶4静态分频器

描述了一种能运用于未来光传输系统SONETOC768的超高速1∶4静态分频器,其工作频率超过27GHz.该电路采用栅长为0.2μm,截止频率约为60GHz的砷化镓赝晶高电子迁移率晶体管工艺制作,采用共面波导作为电感实现了宽带阻抗匹配.通过采用推拉式有源跟随器,在没有增加功耗的情况下拓宽了频带.单端输入和差分信号输出的方式,为实际应用提供了便利.通过晶圆测试,在单端时钟输入的情况下,芯片的最高工作频率超过27GHz.测试所得到的波形均方根抖动小于820fs.芯片的面积是1.6mm×0.5mm,功耗为440mW.     

一种0.18μm CMOS毫米波带通滤波器的设计

基于SMIC 0.18μm RF-CMOS工艺,设计了一种采用垂直地平面共面波导(VGPCPW)传输线的片上30 GHz带通滤波器。通过对传统CPW和VGP CPW两种不同结构传输线的理论研究,对比分析了两者的损耗、特征阻抗及隔离特性,建立了VGP CPW长度可扩展的传输线模型。使用特征阻抗为50Ω的低损耗VGP CPW传输线结构,结合VGP CPW长度可扩展模型与EM分析方法,设计了30 GHz带通滤波器。在片测试结果表明,该毫米波VGP CPW传输线滤波器模型仿真和电磁场仿真S参数曲线与测试结果比较吻合,可为毫米波集成电路滤波器设计提供借鉴。     

65纳米硅衬底上低损耗带屏蔽的共面波导传输线建模

共面波导传输线可以用作毫米波频段片上的高品质因子的无源器件。在这篇文章里,采用CMOS 65nm工艺设计和制造了加地线屏蔽和不加地线屏蔽的共面波导传输线。本文提出一个基于物理的模型来描述传输线单位长度的频率相关的电感、电容、电阻和电导参数。从基本的共面波导结构出发,模型里加入了慢波效应和底线屏蔽效应的影响。实验数据表明模型有很高的准确度。     

Design and Realization of CPW Circuits Using EC-ANN Models for CPW Discontinuities

将一种精确高效的等效电路训练人工神经网络模型引入共面波导不连续性结构建模.该建模算法继承了等效电路模型和电磁仿真人工神经网络模型的优点.此次开发并得到验证的共面波导不连续性结构模型包括:台阶段、叉指电容、对称十字节和螺旋电感.这些模型嵌入CAD仿真工具可以完成电路的设计、仿真和优化,最后通过一个GaAs工艺的共面波导带通滤波器的设计与实现验证了模型的有效性.