基于LTCC技术的新型电感模型设计

目的 设计新型的LTCC螺旋电感的等效电路模型.方法 考虑到LTCC多层结构之间的相互影响,在基本等效电路的基础上,增加了对地的耦合电容和电感,以及螺旋结构之间耦合电容、电感.结果 通过三维电磁仿真和高频电路仿真表明电路模型和三维LTCC螺旋电感在0～10 GHz范围内有非常好的吻合度.结论 新型电路模型在较宽的频率范围内能够代替三维LTCC电感,在射频电路设计方面有很强的实用性.     

片上差分螺旋电感模型及参数提取

为了完善现有的射频CMOS电路中片上差分螺旋电感的模型,提出了一种从测量得到的S参数采用改进差分进化算法提取有中心抽头的片上差分螺旋电感参数的方法。等效电路采用考虑了趋肤效应的2-π模型,基于改进差分进化算法的自动参数提取过程被证明是有效的。为验证该方法,制备并测试了17个有中心抽头的差分螺旋电感,2端口S参数的频率范围为0.3~8.5 GHz。参数提取结果表明,17个电感的RMS误差均在9%以内。良好的参数提取精度证明了该建模方法的灵活性和有效性。该方法可用于射频以及混合信号集成电路设计。     

新型平面复合左右手传输线电磁特性研究

提出了一种新型平面传输线型左手材料,并深入研究了其电磁特性。通过Bloch-Floquet理论推导了新型结构的色散曲线,通过色散曲线证明其为传输线型左手材料;提出了新型复合左右手传输线的等效电路模型,分别提取了平衡条件和非平衡条件下等效电路模型的参数值,由等效电路模型和电磁仿真得到的散射参数基本一致,证明了所提等效电路模型的正确性。提出的新型复合左右手传输线是平面结构,易于加工,且不需要缺陷地面结构,便于实际应用。     

用于LTCC的电感设计与建模

本论文中提出了一种低温共烧陶瓷嵌入式电感的宽频等效电路模型,此模型达到了有效的频宽,模型包含一个核心电路,五个元件组成,模拟了电长度0到的无损耗传输线,有效模拟了线圈间耦合效应和接地谐振现象,通过散射参数的测量可以提取出等效电路模型中各个元件参数,相对于传统的型等效电路只能达到第一个自我谐振点来比,本论文中提出的修正T型等效电路可达到更高的谐振点,因此频宽宽许多,论文用射频软件ADS仿真结果显示此电感模型可准确至5GHz.     

片上电感的研究

片上电感是射频集成电路中必不可少的元件。通过讨论了影响电感品质因数恶化的因素,如趋肤效应、邻 近效应和涡流损耗等］对片上电感的单∏和双∏集总参数模型进行了分析比较,分析了多种优化方案,并提出了 提高片上电感Q 值的研究方向。     

CMOS集成电感的建模与仿真

为了优化现有的射频CMOS电路中片上集成螺旋电感的模型,分析了利用MATLAB和ADS软件协同仿真建立集成电感模型的方法,以及利用VPCM来定制集成电感的优缺点;并针对传统FDK的局限性,提出一个交互式多样化的参数可变的电感模型。以电感2—π等效模型为基础,针对特定尺寸的电感调整建立了固定尺寸电感模型;并调整到与实测电感的L及Q值曲线相拟合,验证了模型的准确性。良好的参数提取精度证明了该建模方法的灵活性和有效性,方法可用于射频以及混合信号集成电路设计。     

片上电感的研究

片上电感是射频集成电路中必不可少的元件。通过讨论了影响电感品质因数恶化的因素，如趋肤效应、邻近效应和涡流损耗等，对片上电感的单П和双П集总参数模型进行了分析比较，分析了多种优化方案，并提出了提高片上电感Q值的研究方向。     

一种新型立体集成电感设计

高Q值的片上集成电感是单片集成射频电路、微波电路中不可缺少的重要元件。衬底损耗、金属损耗及电感螺旋线之间磁通量的相互抵消是限制集成电感品质的主要因素。首次提出了一种利用常规硅工艺实现的新型立体集成电感设计,先在介质层上刻蚀出一个锥形柱面,然后在凹面上镀金属层,利用平面螺旋电感的制造方法,就可制造出立体电感;分析了该集成电感在金属损耗及电感螺旋线之间磁通量的相互抵消等多方面的优势;提出了该型集成电感的两种仿真模型;利用ASITIC软件近似仿真发现该型集成电感能获得较高Q值。     

铝转子单边盘式感应电机的新型等效电路

铝转子单边盘式感应电机气隙较大,主要参数随半径变化,用传统电机分析法会造成较大误差,且无法准确描述铝转子中集肤效应的影响.采用一种新的电磁模型,利用分环计算和多层行波磁场模型有效解决了该电机存在的特殊问题,提高了模型精度.通过磁场分布计算得到电机的T型等效电路.分析了等效电路中电感和电阻参数.制作样机并通过空载试验和短路试验测定其T型等效电路参数,试验结果与计算结果误差较小,证明该方法能准确估算铝转子单边盘式感应电机的主要参数.计算电机电磁转矩随转差率变化的情况,高转差率下的实验转矩输出值与计算值接近.     

单片微波集成电路中的元件参数的提取

单片微波集成电路（MMIC）中集总元件和MESFET管的模型是微波电路CAD的关键,在确定电路模型后,为要进行正确的设计,还必须知道模型中各元件的参数。在给出了MMIC集总元件9种可能的等效电路形式,已知S参数与频率的关系后,可以确定集总元件应选用的最佳等效电路形成;推导了由S参数提取上述集总元件和管芯等效电路中各元件参数的方法,编制了相应的程序,为确保计算得到和各元件值的误差最小,在程序中用最小二乘法对计算结果进行了优化处理;推导了各参数在最小二乘意义下的最佳值;对各元件的计算结果分别进行了高精度的搜索比较,以使计算结果有最小偏差,计算实例证明了编制的程序可达到较快的运算速度和较高的计算精度。     

用于电源接收器和信号传感器的硅基集成电感的建模与设计优化

对于硅基集成电感进行的电磁效应分析,在适当的近似下,可以简化为电学和磁学集总参数的运算,基于此建立了硅基集成电感的电学方程模型。开发了一个电源接收器的参数提取和设计优化器Antenna Optimizer。利用这一工具,可以优化得到不同电路的片上电源接收器的设计参数,应用于近距离无线通讯领域。给出了计算所得值与实际测试值之间的比较。结果表明该模型在作为电源接收器或信号传感器的低频应用范围内能较好地反映现实。     

柔性电容高频特性的测量与研究

通过制作柔性基体上的电容,测量电容在高频(2~15 GHz)下的散射参数S、品质因子Q和电容值C,并用ADS软件为器件搭建等效电路模型,进行对实验数据的仿真拟合,得到了等效电路模型中各参数的合理值.通过对各参数的调整,得出仿真数据的变化以及和实验数据的偏离,从而得到各参数对器件性能的影响,进而为将来柔性电容甚至柔性器件的集成提供工艺上的指导.     

一种新型2.45GHz准椭圆LTCC低通滤波器

设计了一种新型2.45GHz含螺旋传输线结构的准椭圆LTCC低通滤波器,给出了带外传输有限零点的解析公式.针对实际结构中的螺旋传输线的寄生耦合效应,修正了该滤波器的等效电路,使仿真等效电路得到的散射参数曲线与测量结果相互吻合.测量结果表明,该低通滤波器性能良好,达到了指标要求.     

OEIC跨阻光接收机中电感技术的研究

研究目的在于分析光电集成电路（ Ｏ Ｅ Ｉ Ｃ）光接收机中电感技术的作用和原理,以及最佳电感设计规则。基于精确的有源器件（包括金属半导体金属光电探测器和高电子迁移率晶体管）噪声等效电路模型和微波单片集成电路（ Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ）无源方型螺旋电感等效电路模型,提出了一种简单的计算光接收机跨阻特性和噪声特性的矩阵分析方法,讨论了电感对光接收机性能的影响,指出了电感的设计需要在光接收机稳定性、跨阻特性、噪声特性三方面基础上折衷考虑     

一种CCM模式下非理想Boost变换器的建模方法

开关网络平均模型法广泛地应用于理想DC-DC变换器的建模,文章将其应用于连续导电模式下的非理想Boost变换器,并应用能量守恒原理和映射原则,将开关元件的寄生参数等效到电感支路中.用此方法,可以更便利地得到变换器的低频等效电路模型,用于变换器的直流特性和交流特性的分析,仿真结果证明了该建模方法的正确性.     

集成CMOS行波放大器的设计和仿真

采用有耗片内螺旋电感和0．18μm CMOS工艺对集成行波放大器进行了设计，其仿真增益在14GHz的频带内大于15dB．仿真了有耗片内螺旋电感的分布参数对放大器增益的影响，该仿真结果对放大器的设计和优化具有很好的指导作用．     

考虑寄生参数和电感电流纹波的CCM模式Boost变换器建模

在考虑电子器件寄生参数及电感电流纹波的情况下,运用三端开关器件模型法和能量守恒法对Boost变换器工作于CCM模式下的精确建模进行研究,推导了大信号等效电路模型、稳态等效电路模型和小信号等效电路模型,并在一个实际的Boost变换器上对存在寄生参数和电感电流纹波的情况进行仿真和稳态性能、动态特性分析。结果表明,此研究能够改善实际Boost变换器设计和系统性能。     

TiO2纳米管阵列的等效电路

通过复阻抗谱方法分析提出了TiO2纳米管阵列薄膜的电路模型.TiO2纳米管采用纯钛板在HF酸水溶液中电化学阳极氧化生成,SEM观测说明TiO2纳米管是结构致密有序的阵列.根据复阻抗测量数据认为阵列薄膜的等效电路是两个RC并联回路组成的串联回路,由此拟合并给出了等效电路元件的各参数值.     

紧凑型复合左右手传输线电磁特性

提出了基于正六边形互补开口单环谐振器对的紧凑型复合左右手传输结构和其等效电路模型。通过对结构参数的仿真分析,明确了该型传输线的作用机理,实现了对谐振频点和带宽的操控;设计的传输线在4GHz处实现了左右手的无缝连接,其-10dB阻抗带宽达到了1.85GHz(3.61~5.46GHz),相对带宽达到了40.8%;采用转移参数矩阵与Bloch-Floquet理论对电路模型进行了深入分析,电磁仿真模型、等效电路模型和测试结果的高度一致性证明了等效电路模型的合理性与有效性;并提取了等效电磁参数模型,验证了该结构的负折射率与后向波传输特性。     

铅酸动力电池等效电路模型参数辨识方法研究

针对传统铅酸动力电池参数辨识方法缺乏理论基础以及辨识误差较大的问题,提出了一种新的M序列作为激励的辨识方法。选取Thevenin模型作为铅酸动力电池等效电路模型,通过建模仿真分析了M序列在铅酸动力电池参数辨识中的可行性,并给出了M序列参数选取原则。确定了M序列作为辨识激励的合适参数,最后仿真得出了该方法辨识所得的铅酸动力电池相关参数值。与实验获得的电池真实参数值比较结果表明,采用M序列作为激励的参数辨识方法,能够准确有效地辨识铅酸动力电池等效电路模型的参数,并可以对其参数的获取提供理论基础与支持。