基于CMOS工艺的毫米波无源器件的设计

论文摘要

本文基于CMOS工艺,采用Designer与HFSS软件对平面螺旋电感进行了设计与建模,提取了不同圈数,不同线宽,不同线间距以及不同内径的电感仿真参数,在1-100GHz范围内得到的电感值为0.2-0.5nH,最大Q值为8;针对MIM电容的结构特点,提出了等效电路模型,给出了具体参数的计算方法,对等效电路模型进行了验证。在HFSS中建立了多层电容模型,分析了不同层数,不同极板面积情况下电容值、Q值以及自谐振频率的变化规律。在1-100GHz范围获得的电容值从双层时的0.002-0.015pF增大到五层时的0.02-0.05pF,而Q值则从双层时的450下降到五层时的70左右。基于建立的螺旋电感模型及MIM电容模型,分别建立了24GHz和60GHz的带通滤波器模型,仿真结果表明,滤波器各参数能较好的满足设计要求。采用T型电感耦合结构设计了中心频率为60GHz、带宽为20GHz带通滤波器,该滤波器回波损耗为37dB,插入损耗小于1.5dB。在T型电感耦合结构的基础上,通过在34GHz处加入传输零点,获得了带宽为18GHz,回波损耗为60dB,插入损耗小于1.5dB的带通滤波器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作
• 第二章 毫米波CMOS 技术
• 2.1 CMOS 工艺简介
• 2.1.1 CMOS 工艺概况
• 2.1.2 CMOS 工艺流程
• 2.2 毫米波简介
• 2.2.1 毫米波的特点
• 2.2.2 毫米波的应用
• 2.2.3 毫米波发展前景
• 2.3 毫米波CMOS 集成电路
• 2.3.1 毫米波CMOS 的发展
• 2.3.2 毫米波CMOS 集成电路的关键技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于CMOS 工艺的电感电容设计
• 3.1 引言
• 3.2 硅基平面螺旋电感
• 3.2.1 硅基平面螺旋电感原理
• 3.2.2 平面螺旋电感等效电路模型
• 3.2.3 改进的电路结构
• 3.2.4 平面螺旋型电感品质因数
• 3.3 平面螺旋电感模型的建立
• 3.3.1 HFSS 软件简介
• 3.3.2 平面螺旋电感模型的建立
• 3.3.3 多层螺旋电感
• 3.4 MIM 电容
• 3.4.1 MIM 电容结构
• 3.4.2 等效电路模型
• 3.4.3 模型的仿真与验证
• 3.4.4 多层MIM 电容的建模与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于CMOS 工艺的带通滤波器设计
• 4.1 24GHZ三阶滤波器的设计
• 4.1.1 滤波器简介
• 4.1.2 滤波器设计原理
• 4.1.3 滤波器设计
• 4.2 60GHZ三阶带通滤波器的设计
• 4.2.1 60GHz 带通滤波器的实现
• 4.2.2 T 型电感耦合滤波器
• 4.2.3 传输零点的加入
• 4.3 本章小结
• 第五章 工作总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果