一种基于物理模型与遗传算法的平面螺旋电感的优化技术

针对 CMOS RF平面螺旋电感的物理模型 ,提出了一种使用遗传算法优化电感设计参数的优化技术 .应用这种技术 ,人们无需再通过等 Q值线来求取 Q值最佳的电感设计方案 ,因为等 Q值线的计算代价很高 ,而且一旦工艺条件改变 ,所有的等 Q值线都要重新计算 ,效率很低 .而这里提出的优化技术在计算时并没有将所有的电感版图设计方案都计算一遍 ,因而计算效率大大提高 .计算结果与相应设计方案的测量参数比较 ,只有约 5 %的计算误差 .计算结果与相同条件下的等 Q值线的最佳设计方案比较 ,这种优化技术总能得出与之基本一致的最佳方案 .事实上 ,由于这种优化技术     

一种基于物理模型与遗传算法的平面螺旋电感的优化技术

针对CMOS RF平面螺旋电感的物理模型,提出了一种使用遗传算法优化电感设计参数的优化技术.应用这种技术,人们无需再通过等Q值线来求取Q值最佳的电感设计方案,因为等Q值线的计算代价很高,而且一旦工艺条件改变,所有的等Q值线都要重新计算,效率很低.而这里提出的优化技术在计算时并没有将所有的电感版图设计方案都计算一遍,因而计算效率大大提高.计算结果与相应设计方案的测量参数比较,只有约5%的计算误差.计算结果与相同条件下的等Q值线的最佳设计方案比较,这种优化技术总能得出与之基本一致的最佳方案.事实上,由于这种优化技术的灵活性,"真正”的最佳设计方案只能由这种优化技术得出,而等Q值线只能得出"相对”最佳的设计方案.     

一种基于二分搜索法的平面螺旋电感的快速优化技术

针对平面螺旋电感的物理模型和Jenei等提出的闭式电感公式,提出了一种基于二分搜索法在工艺参数和工作频率确定的条件下快速优化电感版图参数的技术.实验证明Jenei公式的计算速度比Greenhouse方法提高了大约两个数量级并且能够提供相当的精度.对Jenei公式进一步数学分析证明在工艺参数和工作频率确定的条件下可以用二分搜索法快速地找出满足电感值和其他约束条件的所有版图参数,并从中选出Q值最大的一组.实验证明该法能够提供足够的精度和较快的优化速度     

一种基于二分搜索法的平面螺旋电感的快速优化技术

针对平面螺旋电感的物理模型和Jenei等提出的闭式电感公式,提出了一种基于二分搜索法在工艺参数和工作频率确定的条件下快速优化电感版图参数的技术.实验证明Jenei公式的计算速度比Greenhouse方法提高了大约两个数量级并且能够提供相当的精度.对Jenei公式进一步数学分析证明在工艺参数和工作频率确定的条件下可以用二分搜索法快速地找出满足电感值和其他约束条件的所有版图参数,并从中选出Q值最大的一组.实验证明该法能够提供足够的精度和较快的优化速度.     

RF平面螺旋微电感的物理模型

为了在RF频率域内准确模拟RF平面螺旋微电感的性能，讨论了一种计算RF平面螺旋微电感的物理模型，此模型采用Greenhouse法计算微电感的电感量，在计算微电感Q值时，考虑了诸如涡流、衬底电阻及各种寄生电容等因素，寄生电容包括电感与终端引出层间的交叉电容，电感与衬底间的电容，衬底电容等。这种模型可以计算不同布局及参数的微电感，为微电感的设计及其性能的优化提供了一种很好的方法。     

基于遗传算法的片上螺旋电感模型优化方法

给出了一种基于遗传算法的片上螺旋电感宽带电路模型优化方法。通过对螺旋电感Y参数变化规律的分析,首先给出一种能够工作在高频段的电路模型结构。对每个频段内电路模型的参数优化被认为是一个误差最小化的多目标优化问题,将具有全局搜索能力和鲁棒性能的遗传算法引入到该优化过程中。介绍了遗传算法的优化过程以及其中采用的子频带划分方法。优化结果表明,针对不同几何参数的螺旋电感,该优化方法都能得到误差在5%以内的宽频带电感模型。     

平面螺旋电感耦合微波等离子体源的建模分析

介绍了一种小型化的2.45GHz小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的建模方法.根据等效电路,推导出平面螺旋电感线圈的品质因数,并进行数值分析.研究表明:无载品质因数随结构、尺寸和频率等的变化而变化,并在谐振频率附近达到最大值.这为小功率电感耦合微波等离子体源的优化设计提供了理论依据.     

射频平面螺旋电感的性能分析与设计仿真

在建立集成电感的传输线模型基础上,给出了集成电感模型参数的提取方法,介绍了各寄生参数的含义,并给出了集成电感的寄生参数方程,同时给出了平面螺旋电感电感值的计算及其在电路中的应用方法.     

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．     

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。     

射频电路中平面螺旋电感的计算

介绍了单晶集成电感、单晶传输线变压器以及将其作为balun的运用方案.对射频电路中平面螺旋电感的分布参数模型进行了分析,进而讨论了平直导体的电感值的理论计算方法,然后以此为基础,以两圈的长方形、一圈的平面螺旋线圈电感和正方形平面螺旋电感为例计算了其电感值.     

小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的研究

 本文提出一种基于平面螺旋微带的2.45GHz小功率电感耦合微波等离子体源,根据等效变压器耦合模型分析等离子体源的谐振特性,通过微波等离子体吸收功率与等离子体阻抗之间的关系,研究不同气压条件下的放电规律.研究表明,在低气压条件下,输入功率不超过220mW时,空气开始放电;而在常压条件下,输入功率不超过1.5W时,氩气开始放电;随着微波等离子体的激励,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数都发生变化.这为电感耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.     

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.     

一种基于平面螺旋电感的不平衡变压器的设计

提出了一种基于0.13μm工艺,采用平面螺旋电感结构的宽带单片不平衡变压器。该电路的中心频率为23 GHz。在中心频率附近,模拟结果显示,单端口损耗为8 dB,在20~30 GHz频率范围内,两端口信号幅度误差为1 dB,相位误差为5°。     

平面磁芯螺旋结构微电感的性能研究

采用MEMS技术(包括光刻、电镀、反应离子刻蚀和机械抛光等)研制了平面磁芯螺旋结构微电感,磁芯材料为铁基纳米晶带材。其中线圈匝数为18匝,线圈导体的宽度和间隙均为30μm,厚度为20μm;电感的尺寸为3mm×3mm。测试结果表明:在频率为1~10MHz时,电感量和品质因数分别为3.2~1.2μH和2.3~1.1;在1MHz下,电感量和品质因数分别为3.2μH和2.3,可应用于微型化DC/DC变换器。     

一种基于LTCC技术的方形平面电感设计与仿真

本文从电感的基本模型出发,提出了方形平面电感的等效电路模型,分析了电感的基本特性,并得出了等效电路中电感计算的数学公式;其次,通过MATLAB画出了等效电路中电感特性随频率变化的曲线图,同时利用三维电磁仿真软件HFSS验证了等效电路模型的正确性;最后讨论了基于LTCC工艺的平面电感的特性及其参数变化对电感特性的影响.     

高Q值平面螺旋电感的多电流路径结构设计

通过将平面螺旋电感器中的单股宽导线分成并联的多条细导线而在电感中形成多电流路径结构,可以降低电感的高频损耗并提高其品质因数(Q值)。利用HFSS电磁仿真软件对具有多电流路径结构的螺旋电感进行了设计与优化。结果表明,在尺寸不变的情况下,采用了多电流路径结构的平面螺旋电感的Q值提高了80%以上,这为高Q值小型平面螺旋电感的研制提供了思路。