面向超宽带低噪声放大器的片上螺旋电感分析及优化

《面向超宽带低噪声放大器的片上螺旋电感分析及优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、面向超宽带低噪声放大器的片上螺旋电感分析及优化作者姓名邱肖导师姓名、职称庄奕琪教授一级学科电子科学与技术二级学科微电子学与固体电子学申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1211122684分类TN82号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向超宽带低噪声放大器的片上螺旋电感分析及优化作者姓名：邱肖一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：庄奕琪教授提交日期：2014年11月AnalysisandOptimizationofOn-ChipSpiralInductorsforUltra-Wideban

2、dLowNoiseAmplifierAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByXiaoQiuSupervisor:Prof.YiqiZhuangNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写

4、的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要最近几年，无线事业及集成电路行业的飞速成长，使得射频集成电路得到了极大的进步。电感是射频电路的主要的无源器件，其特性好坏将会极大的影响射频电路的功能实现。片上螺旋电感的使用最为普遍，但该电感面积较大、品质因数低，其性能将直接影响电路的整体性能，因此对其进行研究分析有深远的意义。本文首先阐述了片上螺旋电感基本的定义及性能参数，并研究了电感的高频寄生效应及损耗机制。在此理论基础上分析了工艺和结构参量对电感性能的影响，并优化设计了几种新型的电感结构，包括渐变电感、多电流路径电感、

5、差分螺线管电感等。本文在保持电感的面积不变的情况下，使得电感的金属线宽及金属间间距渐变，以降低内圈电感的高频寄生电阻，以改善电感的性能。渐变电感可以在维持电感感值的情况下，使得电感品质因数的最大值增加了17%。为降低高频趋肤效应及邻近效应对片上螺旋电感的影响，将电感的金属线条分割成多条电流路径，并仅在电感的端口处并联，即可以降低低频电阻，又可以抑制高频时的高频电阻。为了减小传统的差分螺旋管电感的层间电容，本文提供了一种改进的差分结构螺线管电感。该电感改变了多层线圈的连线方式，使得电压差相差较大的电感线圈在垂直方向上的间距加大，从而减小了层间线圈电容，电感的自谐振频率提高大约4.5GHz

6、。本文使用JAZZ0.18umSiGe工艺设计了超宽带低噪声放大器（LNA），讲述了电路的性能参数及电路结构，并将本文优化设计的渐变结构电感运用于该电路中，对该低噪声放大器进行了模拟仿真，并由仿真结果分析渐变结构电感的优化效果。输入匹配网络中的电感采用渐变结构，该结构能够有效的降低高频寄生电阻，使得高频段的噪声系数降低；渐变电感的高频特性较好，输入端的电感采用渐变结构，能够实现较好的高频段阻抗匹配；负载端的并联峰值结构电感采用渐变结构，该结构具有较小的寄生电容，使得电路增益提高，增益的平坦度改善。结果表明，渐变电感能够有效的改善低噪声放大器高频段的性能，高频段匹配较好，高频增益增大，平

7、坦度改善，高频时噪声系数最大降低了0.1dB。最终得出采用渐变结构电感的超宽带低噪声放大器的仿真结果：输入反射系数<-16dB，输出反射系数<-15dB，增益为21.75±0.45dB，反向隔离度<-50dB，噪声系数<3.3dB。关键词：超宽带(UWB），射频集成电路(RFIC)，片上螺旋电感论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTInrecentyears,therapiddevelopment