基于cmos工艺毫米波无源器件设计

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1、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0．002一O．015pF增大到五层时的O．02一O．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

2、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。关键词：毫米波CMOS平面螺旋电感MIM电容带通滤波器AbstractThepassivecomponentofmillimeter-waveCMOShavebeenreserashedinthisthe

3、sis．Planarspiralinductorswithdifferentturnsforthedesignandmodelinghavebeenfinished．wehavecometothesimulationCUl-Veofdifferentturns，differentwidth,differentlinespacinganddifferentdiameteroftheinductor．Afterthemodelsimulationbetween1～100GHz．Obtainedinductanceis0．2-4)．5IlH．themaxQis8．Forthestructuralc

4、haracteristicsofMIMcapacitors，proposingtheequivalentcircuitmodelinCMOSprocess，Thecalculationmethodofthespecificparametershavebeengeiven，whilemulti·layercapacitormodelhasbeenestablishedinHFSS．Capacitance，Qvaluesandself-resonantfrequencyofdifferentlayershavebeenextracted．Obtainedcapacitanceis0．002-0．

5、015pfattwolayers．AnditincreasedtoO．02—D．05pfatfivelayers．Qvaluesdecreasedfromtwolayers’450tofivelayers’70．BasedontheestablishmentofthespiralinductorandMIMcapacitorwarehouse，The24GHzand60GHzband—passfilterhavebeendesignedrespectively．thefiltercenterfrequencyCanbematcheddesignrequirementswell．T-induc

6、tivelycoupledstructurehaveadoptedtodesign60GHzband—passfiltercircuit．Simulationresultscanwellmeetthecenterfrequencyat60GHz，bandwidthhavebeencontrolledat20GHz，andthereturnlossis37dB．insertionlossiSstilllessthan1．5dB，basedontheT-inductivelycoupledfilter,Theintroductionoftransmissionzerohavebeenconsid

7、ered．Thetransmissionzerocanbeachievedat34GHz．theavailablebandwidthis18GHz．thereturnlossis60dB．andinsertionlossisstilllessthan1．5dB．KeyWord：Millimeter-waveCMOSSpiralinductorMIMcapacitorBand—passfilter西安电子科技大