面向超寬帶低噪聲放大器的片上螺旋電感分析及優(yōu)化.pdf

1、最近幾年，無(wú)線事業(yè)及集成電路行業(yè)的飛速成長(zhǎng)，使得射頻集成電路得到了極大的進(jìn)步。電感是射頻電路的主要的無(wú)源器件，其特性好壞將會(huì)極大的影響射頻電路的功能實(shí)現(xiàn)。片上螺旋電感的使用最為普遍，但該電感面積較大、品質(zhì)因數(shù)低，其性能將直接影響電路的整體性能，因此對(duì)其進(jìn)行研究分析有深遠(yuǎn)的意義。
　　本文首先闡述了片上螺旋電感基本的定義及性能參數(shù)，并研究了電感的高頻寄生效應(yīng)及損耗機(jī)制。在此理論基礎(chǔ)上分析了工藝和結(jié)構(gòu)參量對(duì)電感性能的影響，并優(yōu)化設(shè)計(jì)了

2、幾種新型的電感結(jié)構(gòu)，包括漸變電感、多電流路徑電感、差分螺線管電感等。本文在保持電感的面積不變的情況下，使得電感的金屬線寬及金屬間間距漸變，以降低內(nèi)圈電感的高頻寄生電阻，以改善電感的性能。漸變電感可以在維持電感感值的情況下，使得電感品質(zhì)因數(shù)的最大值增加了17％。為降低高頻趨膚效應(yīng)及鄰近效應(yīng)對(duì)片上螺旋電感的影響，將電感的金屬線條分割成多條電流路徑，并僅在電感的端口處并聯(lián)，即可以降低低頻電阻，又可以抑制高頻時(shí)的高頻電阻。為了減小傳統(tǒng)的差分螺旋

3、管電感的層間電容，本文提供了一種改進(jìn)的差分結(jié)構(gòu)螺線管電感。該電感改變了多層線圈的連線方式，使得電壓差相差較大的電感線圈在垂直方向上的間距加大，從而減小了層間線圈電容，電感的自諧振頻率提高大約4.5GHz。
　　本文使用JAZZ0.18um SiGe工藝設(shè)計(jì)了超寬帶低噪聲放大器（LNA），講述了電路的性能參數(shù)及電路結(jié)構(gòu)，并將本文優(yōu)化設(shè)計(jì)的漸變結(jié)構(gòu)電感運(yùn)用于該電路中，對(duì)該低噪聲放大器進(jìn)行了模擬仿真，并由仿真結(jié)果分析漸變結(jié)構(gòu)電感的優(yōu)化效

4、果。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)中的電感采用漸變結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠有效的降低高頻寄生電阻，使得高頻段的噪聲系數(shù)降低；漸變電感的高頻特性較好，輸入端的電感采用漸變結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的高頻段阻抗匹配；負(fù)載端的并聯(lián)峰值結(jié)構(gòu)電感采用漸變結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有較小的寄生電容，使得電路增益提高，增益的平坦度改善。結(jié)果表明，漸變電感能夠有效的改善低噪聲放大器高頻段的性能，高頻段匹配較好，高頻增益增大，平坦度改善，高頻時(shí)噪聲系數(shù)最大降低了0.1dB。最終得出采用漸變結(jié)構(gòu)電感的