薄膜平面射频集成电感器FFT模拟

摘要

该文首次采用电流镜像法、通电线圈和永磁体等效规则、快速傅立叶变换(FFT)法对这种结构的电感器进行模拟,模拟结果和FEM法模拟的结果取得了较好的吻合,极大地提高了计算的速度,在个人PC机上模拟出这种结构电感器空间磁场的分布只需1分多钟.从我们的模拟结果可以看出,在线圈面积固定不变的情况下,相对于空芯平面线圈电感器,薄膜平面线圈电感器的电感量L提高50﹪以上,Q值可以达到8,足以满足实际应用的需要.根据线圈电感量L与线圈匝数、导电线圈高度、薄膜厚度等结构参数关系的模拟结果可知,在高频下,薄膜有一个最佳厚度t,使电感器的电感量达到最大;随着线圈高度的增加,电感器电感量L迅速下降,同时品质因子Q缓慢提高.据此,我们对电感器的加工参数和结构参数进行了优化.最后,结合电感器模拟的结果,从减少电感器薄膜涡流损耗和提高薄膜谐振频率的角度出发,我们提出对电感器的制备工艺进行改进,设计了这种薄膜平面射频集成电感器的制备工艺流程,该制备工艺与集成电路制备工艺是兼容的.

目录

文摘

英文文摘

第1章集成电感器及其计算模型

1.1电感器概述

1.2集成电路电感器类别及比较

1.3电感器性能参数

1.4电感器的模拟分析方法及比较

1.5永磁体空间磁场电动力学方程

1.6本文的研究内容及意义

第2章磁镜像法原理

2.1不同介质中磁场分布边值条件

2.2电流源在磁介质中的磁场分布的磁镜求解

2.3电流源在有限厚度磁介质中的磁场分布的磁镜像法求解

第3章永磁体磁场分布FFT算法

3.1平面永磁体空间磁场分布的FFT算法

3.2三维永磁体的退磁场FFT求解

3.3 FFT与FEM求解永磁体空间退磁场结果比较

第4章通电线圈磁场求解

第5章薄膜平面射频集成电感器FFT模拟结果及讨论

5.1电感器模拟计算流程图

5.2空芯平面集成电感器模拟计算

5.3薄膜平面射频集成电感器模拟结果

5.4薄膜平面射频集成电感器FFT模拟总结

5.5薄膜平面射频集成电感器FFT模拟法和FEM模拟法的比较

第6章薄膜平面射频集成电感器的制备

6.1薄膜平面射频集成电器的结构

6.2薄膜平面射频集成电器基片材料的选择

6.3薄膜平面射频集成电器的制备工艺

6.4薄膜平面射频集成电感器的改进方案

第7章结论

参考文献

附录

附录1 FFT算法原理

附录2模拟应用程序编程

致谢

攻读硕士学位期间公开发表的论文