RF平面螺旋微电感计算机模拟研究

应用Greenhouse法对RF平面螺旋微电感进行了计算机模拟,探明了微电感品质因数Q值在高频域内的变化规律,得出了微电感金属层厚度、线宽、线间距及线圈数与RF平面螺旋微电感Q值的对应关系。研究发现,RF平面螺旋微电感的Q值在高频域内随频率增加而呈现先升高后下降的趋势,Q值存在峰值;微电感Q值在某一频率范围内随微电感金属层厚度、线宽的增加而增大;随线间距的增加,微电感的低频性能下降而高频(>1GHz)性能升高;当微电感直径一定时,随线圈数的增加,Q值有下降的趋势。     

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.     

一种基于物理模型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，因而教育处效率大大提高，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，这种优化技术总能昨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”的最佳方案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”电佳的设计方案。     

硅基RF平面螺旋电感的圈数对品质因子的影响

从硅衬底RF集成电路中平面螺旋电感的品质因子Q的表达式出发,采用ADS软件模拟计算了平面螺旋集成电感L值与品质因子Q值.通过两组电感Q值的对比,发现品质因子Q随着电感圈数的增加而减小.以电感值为3 2 8nH的设计为例,将电感圈数从2增加到6 ,计算得到的品质因子Q从4 3(@1 1GHz)降低到2 7(@1 4GHz) ,模拟计算结果与理论分析相吻合.该分析和结论将对硅衬底RF集成电路中片上电感的设计具有重要的指导意义     

硅基RF平面螺旋电感的圈数对品质因子的影响

从硅衬底RF集成电路中平面螺旋电感的品质因子Q的表达式出发,采用ADS软件模拟计算了平面螺旋集成电感L值与品质因子Q值.通过两组电感Q值的对比,发现品质因子Q随着电感圈数的增加而减小.以电感值为3.28nH的设计为例,将电感圈数从2增加到6,计算得到的品质因子Q从4.3(@1.1GHz)降低到2.7(@1.4GHz),模拟计算结果与理论分析相吻合.该分析和结论将对硅衬底RF集成电路中片上电感的设计具有重要的指导意义.     

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。     

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。     

适用于线焊组装的新PSC系列RF螺旋电感

Vishay Intertechnology，Inc．推出用于线焊组装的新系列RF螺旋电感器-Vishay Electro-Films PSC系列电感器-具有低DCR、高Q值和宽感值范围，提供RF等效电路模型，使得设计者可以对器件性能进行高度精确的计算机仿真。     

MLRF1010：RF电感

Gowanda Electronics推出符合QPL军事认证的小型RF电感，MLRF1010RF电感系列尺寸为2．54mm×2．54mm，符合MIL—PRF-83446／04标准的QPL认证。     

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     

双层悬空结构射频微电感制作研究

利用MEMS工艺制作了一种双层悬空结构的圆形射频微电感,研究了双层结构微电感中微带线宽度对其性能的影响。研究表明,双层悬空结构的圆形射频微电感不仅具有较大的电感量,而且其Q值也较高;双层微电感的Q值随微带线宽度的增大而升高,而电感量则随微带线宽度的增大而降低。对于微带线宽度为60μm的双层微电感,在频率2～4GHz时,其电感量可达到5nH左右,Q值达到20。     

无线射频注入的物理层分析

通过物理层进行无线射频注入是实现更高层次网络对抗的基础。建立了一个无线射频注入的模型,在物理层实现注入必须满足足够的信道容量、匹配的信号形式和严格的时序关系。分析了实现物理层注入需要确定的几个参数:估计路径传播损耗、收发天线增益、噪声基底等指标以确定发射功率。对被攻击网络的信号进行精确参数估计,以控制产生相匹配的信号。要遵循合适的通信规程,以实现无线链路的建立和欺骗信息的传送。给出了实现无线注入的工作流程,将欺骗信息通过物理层向高层渗透。     

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.     

基于实验与物理分析的4H-SiC射频功率MESFET大信号非线性精确电容模型

采用电荷控制理论和载流子速度饱和理论的物理分析方法,并结合Statz、Angelov等经验模型的描述方法,提出了常温下针对4H-SiC射频功率MESFET的大信号非线性电容模型.此模型在低漏源偏压区对栅源电容Cgs强非线性的描述优于Statz、Angelov等经验模型,计算量也远低于基于器件物理特性的数值模型,因而适合于大信号的电路设计与优化.     

一个适用于RFIC设计的RF MOSFET源漏电阻可缩放模型

提出了一个可用于0.18 μm CMOS工艺RF-MOSFET的源漏电阻的可缩放模型.采用了一种直接基于S参数测量的方法来准确提取端口的寄生电阻,该模型充分考虑了各种版图尺寸,如沟道长度,沟道宽度和栅极指头数目等参数的可缩放性.此后,该模型通过不同尺寸的共源连接RF MOSFET的测量和仿真的直流、小信号S参数特性比对,曲线达到了较好的吻合,表明我们的模型是精确而且有效的.     

MOSFET的大信号动态集总模型及射频电路模拟

针对 RF电路模拟的需要 ,在文中提出了一个基于表面势的 MOSFET大信号动态集总模型。这个模型是由 MOSFET的 PDE模型简化推导而来。它不仅比传统的模型能更精确地描述晶体管在高频大信号情况下的伏 -安特性 ,而且比 PDE模型易于求解 ,从而大大提高了电路模拟的速度。通过模拟几个具体的 RF电路 ,将这个模型与 PDE模型作了比较 ,结果表明两者吻合得很好。     

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