硅基無(wú)源集成LC集總濾波器的設(shè)計(jì).pdf

1、本文以硅基無(wú)源集成器件為研究目標(biāo)。先從薄膜磁芯材料入手，對(duì) CoNbZr軟磁薄材料進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)、制備、測(cè)試并優(yōu)化其性能。然后重點(diǎn)研究了硅基無(wú)源平面螺旋電感和硅基LC集總濾波器這兩種器件。分別究了二者的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，并用ADS和HFSS進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果，優(yōu)化器件性能。本文取得的進(jìn)展如下：
　　第一，分析論證了集成無(wú)源器件研究的特點(diǎn)，并提出本篇論文研究重點(diǎn)，設(shè)計(jì)硅基無(wú)源集成LC濾波器。分析了無(wú)源器件工藝技術(shù)，并對(duì)比其優(yōu)劣，最

2、終選擇了硅基CMOS工藝。
　　第二，研究了磁芯材料的制備。先分析了磁芯材料參數(shù)對(duì)平面電感性能的影響，選定直流磁控濺射發(fā)制備了CoNbZr軟磁合金薄膜，并對(duì)比了不同制備條件下，軟磁薄膜的性能，進(jìn)而對(duì)濺射條件進(jìn)行了優(yōu)化，最終得到矯頑力為6.22(Oe)，磁導(dǎo)率達(dá)到100的CoNbZr軟磁薄膜。
　　第三，研究了平面螺旋電感以及MIM電容。先對(duì)二者進(jìn)行模型分析，得到平面螺旋電感以及MIM電容的等效模型。通過(guò)對(duì)模型的分析，提出電感

3、以及電容參數(shù)的計(jì)算公式。然后用 HFSS軟件對(duì)兩種元器件進(jìn)行建模仿真，結(jié)合硅基 CMOS工藝的可行性，設(shè)計(jì)出電感量為13nH，品質(zhì)因數(shù)達(dá)到20的平面空芯螺旋電感，電感量為100nH左右，品質(zhì)因數(shù)達(dá)到100的平面磁芯螺旋電感，以及電容量在pF量級(jí)，工作頻段內(nèi)品質(zhì)因數(shù)達(dá)到10以上的片上電容，可滿足集成LC濾波器設(shè)計(jì)的需求。
　　第四，首先研究了LC集總濾波器的設(shè)計(jì)方法，并詳細(xì)介紹了巴特沃斯響應(yīng)濾波器。根據(jù)這一設(shè)計(jì)思路，利用ADS軟件設(shè)