射频集成电路中无源器件分布参数的频变特性研究

摘要

随着无线通信产业的发展，人们对无线通信产品在尺寸、速度、功耗、价格上提出了越来越高的要求。在市场的推动下，硅基射频集成电路的研究已成为近年来产业界和学术界关注的热点。无源器件作为射频集成电路中不可缺少的部件，受到越来越多的关注。随着系统工作频率和系统性能要求的提高，对于无源器件的性能和模型精度的要求也越来越高。 本文主要研究射频集成电路中无源器件分布参数的频变特性，包括互连线，片上电感和传输线转换的频变模型。 (1)本文首先从一般互连传输线结构入手，提出了相关改进算法，分析在不同曲面上互连传输线的频变特性，同时给出了近似简化方法，用于提高计算速度。在此基础上分析了互连传输线边缘效应对于传输线的影响，以及研究了不同金属互连传输线在不同温度下的频变特性。 (2)对于片上电感，应用部分单元等效电路法(PEEC)，给出了片上电感频变串联电阻和电感的提取算法，对单个、两个、三个和四个双层圆形互连螺旋电感的串联电阻和串联电感的频变特性进行了分析，以及给出了频变互感的提取方法。实验测量结果验证了算法的有效性。 (3)最后在传输线转换特性分析中，对硅基特别是共平面波导到微带线转换的金属过孔结构进行了建模和实验研究，提出了用非频变元件组合表征转换结构参数值频变特性的改进等效电路模型，并从实验测量数据中优化提取出模型中相关元件的参数值。