一种新型磁芯螺线管微电感的设计与优化

利用HFSS仿真软件对一种基于电感耦合的新型磁芯螺线管微电感进行设计,并优化得出其结构参数,该电感尺寸为7 mm×6.6 mm×0.44 mm。利用Agilent E4294A射频阻抗/材料分析仪对微机电系统(MEMS)工艺实现的该新型螺线管微电感进行了性能测试分析。测试结果表明：该电感在1 MHz~20 MHz频率范围内保持较高的电感值和品质因数Q,测试结果与仿真结果较好的吻合,电感值是相同几何结构参数下空心电感的16倍以上,在10 MHz频率时,微电感的电感值为1.17μH,Q值达到50。     

RF MEMS电感的研究与进展

无线通信的迅速发展,对高性能电感有迫切的需要。本文介绍了目前电感的发展状况,包括表面螺旋电感、垂直平面螺旋电感、悬浮螺旋电感和螺线管电感。对各种电感的性能进行了比较,讨论了电感设计所需考虑的问题及相关因素,对各种电感的加工工艺作了介绍。总结了各种电感的品种因数。     

低压驱动RF MEMS开关设计与模拟

RF MEMS开关存在驱动电压高、开关时间长等问题,利用ANSYS对电容式开关加以改进,设计扭转臂杠杆与打孔电容膜相结合的新型开关。通过静电耦合与模态分析的仿真,可以在理论上改善RF MEMS开关的射频性能,并有工艺的可行性。     

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。     

MEMS开关宽频程控步进衰减器设计与实现

提出了一种基于MEMS开关的射频衰减器设计方案。首先对整体电路的基础结构进行了设计，选择以CPW（共面波导）为传输线，接触式MEMS开关作控制器件，同时以开关中的电容作为断路时的平衡电容进行Q值匹配；其次，通过理论推导与计算得到了波导的截面尺寸；然后按所需衰减量计算T型网络各个电阻的阻值大小。再按照计算值在CST微波工作室中建模仿真，对比单级衰减和展频二级衰减的S参数，可以发现，在Q值匹配后的电路中，射频信号可以在更宽的频段内保持稳定衰减。最后通过UV-LIGA技术结合氧化钽电阻工艺对衰减器进行了样片试制与结果测试。结果表明，通过Q值匹配可以扩展衰减器的工作频段，为高频信号的稳定衰减提出了一种可行性方案。     

不同几何参数对螺旋电感性能的影响研究

采用Matlab软件进行编程计算,结果显示减小电感填充率可以有效增大电感值,而增大电感金属条宽度与间距之比或减小两者之和都可以有效提高电感Q值。作为实例设计实现了一个电感值为8mH作在2GHz时Q值为4．34的正方形螺旋电感。     

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。     

低电压电容式RF MEMS开关设计研究

本文设计了一种低电压电容式RFMEMS开关,开关采用了两端固支梁结构,在梁与CPW共面波导地线的四个固定支撑位置使用了折叠结构,该结构可以减低下拉电压;通过在MEMS开关梁上开孔（直径9μm圆孔）来减小残余应力和杨氏模量和选择合适的开关梁厚度,显著降低了MEMS开关梁的弹性系数和下拉电压。以上措施显著降低了电容式RFMEMS开关的下拉电压,在ANSYS仿真下拉电压约为6V,驱动电压约为8.4V,该MEMS开关依旧保持了较好的S参数,开关插入损耗大于-0.35dB(8-40GHz),回波损耗小于-22dB(8-40GHz),隔离度（down态S21）大于25dB(8-40GHz)。     

RF螺旋电感参数的提取方法

射频集成电路(RFIC)中电感元件十分重要,其模型是RFIC模拟的关键.在确定电感的电路模型后,要进行正确的设计和优化,还必须知道模型中各元件的参数.文中首先给出了电感结构的嵌入式和非嵌入式电路模型,然后从已知的S参数通过三种途径提取了模型中集总元件参数,并对三种途径提取的元件参数进行了模拟,以便得到提取模型参数的最佳途径.     

RF螺旋电感参数的提取方法

射频集成电路（RFIC）中电感元件十分重要,其模型是RFIC模拟的关键．在确定电感的电路模型后,要进行正确的设计和优化,还必须知道模型中各元件的参数．文中首先给出了电感结构的嵌入式和非嵌入式电路模型,然后从已知的S参数通过三种途径提取了模型中集总元件参数,并对三种途径提取的元件参数进行了模拟,以便得到提取模型参数的最佳途径．     

用解析表达式计算螺旋电感的S参数

推导出了计算方形螺旋电感模型各电路元件值的解析表达式，其中包括了频率和基片厚度的影响。计算３个电感的参数，所得结果与测试值吻合较好。     

表面镀铜悬浮厚单晶硅螺线MEMS电感

报道了一种由悬浮在玻璃衬底上的表面镀铜平面单晶硅螺线构成的新型MEMS电感,可消除衬底损耗及减小电阻损耗.采用一种硅玻璃键合-深刻蚀成型释放工艺并结合无电镀技术制作该电感,形成厚约40μm的硅螺线,在硅螺线表面镀有高保形厚铜镀层,在铜镀层表面镀有起钝化保护作用的薄镍镀层.该电感的自谐振频率超过15GHz,在11.3GHz下,品质因子达到约40,电感值超过5nH.基于该电感的简化等效电路模型,采用一种特征函数法进行了参数提取,模拟结果与测量结果符合得很好.     

MEMS Inductor Consisting of Suspended Thick Crystalline Silicon Spiral with Copper Surface Coating

报道了一种由悬浮在玻璃衬底上的表面镀铜平面单晶硅螺线构成的新型MEMS电感,可消除衬底损耗及减小电阻损耗.采用一种硅玻璃键合-深刻蚀成型释放工艺并结合无电镀技术制作该电感,形成厚约40μm的硅螺线,在硅螺线表面镀有高保形厚铜镀层,在铜镀层表面镀有起钝化保护作用的薄镍镀层.该电感的自谐振频率超过15GHz,在11.3GHz下,品质因子达到约40,电感值超过5nH.基于该电感的简化等效电路模型,采用一种特征函数法进行了参数提取,模拟结果与测量结果符合得很好.     

RF MEMS开关

由于能耗低、隔离度好、工作频带宽,MEMS开关在RF领域得到了广泛的应用。本文着重介绍了RF MEMS开关的基本参数、分类以及典型制造工艺和设计时考虑因素等一些基本的概念。     

可调谐微机电电感(英文)

射频可调谐微电感在当前发挥着重要作用,它能满足高性能紧凑型器件设计的要求。对于器件设计者来说,可调电感能调谐电感量并能保证较高或适当的品质因素(Q值),这种能力在可调谐系统中比可调电容更有优势,因为可调电容可靠性较低并且大量占用基片面积。可调电感能节省芯片面积,它为将来便携式通讯系统所需的大范围可调谐系统提供一个优选的方案。因此,从器件角度对可调电感进行综述。根据可调电感的调谐机制,可调电感可分为四大类:离散型、金属屏蔽型、磁芯调谐型和线圈耦合型。对文献报道的可调电感进行概括,讨论这些可调电感优点和缺点,同时也介绍了这些可调电感的制备工艺、结果比较和其应用等。     

电磁驱动推拉式射频MEMS开关的设计与制作

提出了一种新型电磁驱动推拉式射频MEMS开关。针对传统静电驱动单臂梁开关所需驱动电压大、恢复力不足等问题,设计了一种推拉式开关结构,降低了驱动电压(电流),提高了开关的隔离度,同时实现了单刀双掷的功能。单晶Si梁由于自身无应力,解决了悬臂梁残余应力引起的梁变形问题。通过理论计算和有限元分析,优化了开关设计尺寸,在外围永磁铁磁感应梯度dB/dz=100T/m,在线圈通入100mA电流的驱动下,单晶Si扭转梁末端可以获得约10μm的弯曲量,满足开关驱动要求。给出了开关的详细微细加工流程,对开关的传输参数进行了测试,在10GHz时隔离度为-40dB.     

基于微机电技术的硅基射频电感的设计与仿真

本文对基于微机电技术（MEMS）的硅基射频电感的设计技术进行了介绍,利用三维电磁仿真软件设计了两种不同结构的MEMS电感,给出了相应的等效电路模型并进行了参数提取。     

金属线宽及线间距渐变的射频螺旋电感

为减少射频螺旋电感的金属导体损耗,提出了一种电感金属线宽及金属间距从外到内逐渐变小的新颖结构.与传统的固定金属线宽和间距的电感相比,该渐变结构电感涡流效应的影响较小,金属导体损耗减小,从而降低其串联电阻,品质因子Q值提高.实验结果确证了所提方法的正确性.对一个高阻硅衬底上6nH电感,优化设计的渐变结构电感Q值在2.46GHz处可达到14.25,比版图面积相同、固定线宽及间距的传统电感高11.3%.因此,在无线通信系统的射频前端,采用这种电感与射频集成电路结合,能获得更好的射频电路性能.     

一种新型MEMS微电感制作工艺和模拟研究

采用光刻、干法刻蚀、电镀等微机电系统(MEMS)工艺设计了一种新型的带磁芯的螺线管微电感。采用COMSOL Multiphysics有限元软件,计算了不同频率交流载荷下的等效电阻、等效电感和阻抗随频率变化的关系。模拟结果表明,在1kHz¹MHz的频率范围内,其等效电感值基本不变,约为27nH,电阻值约为9Ω,射频模拟结果表明其共振频率为0.45GHz。     

Performance Analysis of RF Spiral Inductor with Gradually Changed Metal Width and Space

To decrease the metal losses of RF spiral inductor,a novel layout structure with gradually reduced metal line width and space from outside to inside is presented.This gradual changed inductor has less eddy-current effect than the conventional inductor of fixed metal width and space.So the series resistance can be reduced and the quality (Q) factor of the inductor relating to metal losses is increased.The obtained experimental results corroborate the validity of the proposed method.For a 6nH inductor on high-resistivity silicon at 2.46GHz,Q factor of 14.25 is 11.3% higher than the conventional inductor with the same layout size.This inductor can be integrated with radio frequency integrated circuits to gain better performance in RF front end of a wireless communication system.