多电流路径平面螺旋电感及集成LC滤波器的研制

摘要

LC滤波器是一种历史悠久，应用广泛的滤波器，其优点是结构简单、设计的理论完整，同时也是设计其他类型滤波器的基础。为了实现LC滤波器集成化、单片化，可以利用平面螺旋电感、MIM结构薄膜电容为基本元件，制备集成 LC带通滤波器。
　　本文主要研究内容如下：
　　1、设计并制作了多电流路径结构平面螺旋电感：将传统平面螺旋电感器中单股宽导线分成多条细导线并联以构成多电流路径的结构，降低电感了的高频损耗，提高品质因数（Q值），并通过HFSS电磁仿真软件对该螺旋电感进行了设计与优化。测试结果表明，采用多电流路径的结构，可以使相同尺寸的平面螺旋电感的Q值提高80％以上，这为高Q值小型平面螺旋电感的研制提供了思路。
　　2、总结了 LC滤波器的设计方法及调试方法，设计了集成 LC带通滤波器。重点根据集成LC滤波器的分布参数，将分布参数以电感电容元件的形式引入滤波器的设计过程中，并结合ADS及HFSS三维仿真软件，制定了一套切实可行的设计方法，使集成LC滤波器的理论设计结果与三维仿真结果具有了一致性。
　　3、研究了集成LC滤波器的制作工艺，并针对滤波器图形化过程中侧腐蚀、电极加厚等问题制定了解决方案，最终制备了多电流路径平面螺旋电感及集成LC滤波器样品。
　　4、探索了滤波器样品的测试方法，利用矢量网络分析仪对平面螺旋电感和集成LC滤波器进行了测试，测试结果表明，通过带胶电镀加厚的方法获得的器件比直接电镀刻蚀加厚的器件有着更好的性能，并验证了集成LC滤波器的可行性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及各章节安排

第二章 高Q值多电流路径平面螺旋电感器的设计

2.1平面螺旋电感的相关参数

2.2寄生效应对电感器的影响

2.3根据数学模型对平面螺旋电感进行结构优化

2.4采用多电流路径结构对平面螺旋电感进行优化

2.5本章小结

第三章 集成LC滤波器的设计与优化

3.1 LC滤波器的基本设计方法

3.2 电容耦合带通滤波器

3.3 寄生参数对设计的影响

3.4 利用EDA软件对集成LC滤波器设计与优化

3.5 本章小结

第四章 集成LC滤波器工艺

4.1 光刻工艺概述

4.2 集成LC滤波器工艺

4.3 本章小结

第五章 器件测试与结果分析

5.1 BNST薄膜及MIM结构薄膜电容的制备与测试

5.2 多电流路径平面螺旋电感的制作与测试

5.3 集成LC滤波器的性能测试与结果分析

5.4 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果