射頻片上螺旋電感建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.pdf

1、為了適應(yīng)快速增長的無線通信市場的巨大需求,往往需要研究能夠在射頻頻段工作的高性能單元電路和高品質(zhì)因子的無源器件,而螺旋電感由于它的低成本和易集成等優(yōu)點(diǎn)成為了射頻片上系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。本文據(jù)此主要對(duì)射頻片上螺旋電感進(jìn)行了三個(gè)方向的研究:建立精確RLC電感模型的研究、片上電感優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究以及提高電感品質(zhì)因子(quality factor,Q)的研究。
　　 首先,基于部分元件等效電路(partial element equivale

2、nt circuit,PEEC)方法,采用C++軟件進(jìn)行編程計(jì)算,研究出一種新的螺旋電感等效電路模型。該等效電路模型中的每個(gè)元件都代表明確的物理意義,可有效的反映螺旋電感中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)等分布效應(yīng)的影響。通過與全波分析方法相比,證明此模型在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)是有效和可行的,可廣泛應(yīng)用于多層內(nèi)埋置射頻無源電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真。
　　 其次,針對(duì)螺旋電感的物理模型,運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法對(duì)螺旋電感設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在工藝參數(shù)和工作

3、頻率確定的條件下,快速找出滿足電感值和其他約束條件的所有版圖參數(shù),從而得到最高的品質(zhì)因子。我們的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與等Q值線圖、三維電磁場仿真軟件的仿真結(jié)果相比較,最大只有約2.80％的計(jì)算誤差,表明該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法能夠提供足夠的精度和快速的優(yōu)化計(jì)算速度。
　　 最后,我們采取粒子群算法優(yōu)化螺旋電感的方法,設(shè)計(jì)了截止頻率為2.4GHz的低通濾波器(Low Pass Filter,LPF),并利用ADS對(duì)LPF的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了模擬仿真