硅基片上螺旋电感的仿真及其在实时延时线中的应用

发布时间：2022-01-17 20:34

　　随着移动通信市场的日益增长以及集成电路技术的快速发展,基于CMOS工艺的射频集成电路得到广泛的应用。使用CMOS工艺设计实时延时线,具有低功耗、低成本以及高集成度的优点,实时延时线的设计对于相控阵天线至关重要。射频集成电路中很多重要的子单元都会用到平面螺旋电感。电感的性能直接影响单元电路甚至整个系统的性能,因此,提高片上螺旋电感的品质因数和建立高频下片上螺旋电感精确的物理模型十分重要。本文介绍了片上螺旋电感的基本特性,并详细分析了平面螺旋电感的损耗机制和高频效应。然后,模拟分析了电感参数对其性能的影响,从HFSS电磁场仿真的结果中总结了硅基螺旋电感的优化规则。基于65nm CMOS工艺,采用平面螺旋电感设计了一个工作在8GHz-36GHz的实时延时线。其中粗调节延时模块有3级,相邻延时单元之间的延时差为5ps,通过数字电路控制模拟开关的导通状态实现信号路径的选择。细调节模块实现最大5ps范围内的连续可调延时,以保证完全覆盖粗调节相邻延时单元的延时差,其延时控制通过改变可变电容的控制电压去完成。同时,利用Cadence中Virtuoso layout-editor完成了整个电路版图的设计... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

仿真结构

图 3- 2 电感线圈外径对 L 值的影响图 3- 3 电感线圈外径对 Q 值的影响 3-2 说明电感的 L 值随着外径的增大而升高。因为外径越大，螺旋电感的总长度越大，总的 L 值就会增加。由图 3-3 可见，各电感的品质因数 Q 都表现出先增加电感取得 Qmax 的频率点均不相同，且外径越大，取得 Qmax的频率值越小。

图 3- 3 电感线圈外径对 Q 值的影响 3-2 说明电感的 L 值随着外径的增大而升高。因为外径越大，螺旋电感的总长越大，总的 L 值就会增加。由图 3-3 可见，各电感的品质因数 Q 都表现出先增电感取得 Qmax 的频率点均不相同，且外径越大，取得 Qmax的频率值越小。 金属线宽度对电感性能的影响-2 给出了一组金属线宽度不相同，其它结构参数相同的八边形片上螺旋电感。图变化对片上螺旋电感的电感量的影响。图 3-5 表示金属线宽度对 Q 值的影响。表 3-2 金属线宽度不同的螺旋电感的结构参数样品编号 din(um) dout(um) n w(um) s(um)D4 150 180 4 6 2D5 130 180 4 9 2D6 110 180 4 12 2

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于射频集成的高Q硅基电感的优化设计[J]. 王惠娟,潘杰,任晓黎,曹立强,于大全,万里兮.  现代电子技术. 2015(18)
[2]CMOS集成电感的建模与仿真[J]. 裴晓敏,林艳丽.  科学技术与工程. 2013(18)
[3]基于遗传算法的片上螺旋电感模型优化方法[J]. 冯晖,钟晓征,杨华中.  微电子学. 2006(01)

博士论文
[1]宽带相控阵雷达波束控制技术研究[D]. 严济鸿.电子科技大学 2011

硕士论文
[1]硅基片上螺旋电感的模型参数提取及应用[D]. 石新明.大连理工大学 2009
[2]硅基片上螺旋电感建模及其在射频芯片中的应用[D]. 任军.电子科技大学 2007



本文编号：3595396