基于分?jǐn)?shù)階理論的毫米波傳輸線(xiàn)模型研究.pdf

1、隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，毫米波單片集成電路在民用通信，軍用雷達(dá)以及無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用頻段越來(lái)越高，帶寬不斷增大，因此對(duì)于電路的性能提出更高的要求。無(wú)源器件的性能是限制毫米波電路發(fā)展的主要原因，而傳輸線(xiàn)作為電路中最基本的無(wú)源器件，對(duì)于電路性能的影響至關(guān)重要。在毫米波頻段下，器件的電磁場(chǎng)分布極其復(fù)雜，損耗以及非準(zhǔn)靜態(tài)效應(yīng)等更加明顯，造成毫米波應(yīng)用的傳輸線(xiàn)寬帶高精度模型難以建立，間接地阻礙了集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)展，因此

2、對(duì)于傳輸線(xiàn)的研究具有極其重要的意義，寬帶、高精度的傳輸線(xiàn)模型亟待開(kāi)發(fā)。本文開(kāi)展傳輸線(xiàn)建模技術(shù)研究，包括對(duì)傳輸線(xiàn)進(jìn)行分析、建模、參數(shù)提取和驗(yàn)證。針對(duì)目前主流的CMOS工藝、InP工藝和新的硅基異質(zhì)集成InP工藝，本文主要研究了基于分?jǐn)?shù)階理論的傳輸線(xiàn)模型，建立等效電路模型并進(jìn)行了參數(shù)提取與驗(yàn)證，得到0.1-220 GHz頻段范圍內(nèi)的具有較高精度的寬頻帶分?jǐn)?shù)階傳輸線(xiàn)模型。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析傳輸線(xiàn)的波動(dòng)方程，傳輸線(xiàn)的特性參數(shù)

3、及其提取方法，以及高頻下傳輸線(xiàn)的損耗機(jī)制，并詳細(xì)闡述目前傳輸線(xiàn)模型研究中常用的一些傳輸線(xiàn)模型及其參數(shù)提取方法。同時(shí)詳細(xì)分析分?jǐn)?shù)階微積分的理論，以及分?jǐn)?shù)階電感電容模型在傳輸線(xiàn)模型中的應(yīng)用。⑵對(duì)于異質(zhì)集成工藝和CMOS工藝下的傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)在HFSS中進(jìn)行3D模型建立與仿真，得到傳輸線(xiàn)的特性參數(shù)，與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)比對(duì)驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并以電磁場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)作為傳輸線(xiàn)模型研究的依據(jù)。在對(duì)大量的硅基異質(zhì)集成InP工藝和CMOS工藝下的傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁

4、場(chǎng)仿真基礎(chǔ)上，分別建立相應(yīng)的等效電路模型，并采用分?jǐn)?shù)階理論對(duì)傳輸線(xiàn)模型進(jìn)行分析研究。⑶對(duì)于不同工藝和結(jié)構(gòu)的傳輸線(xiàn)分別進(jìn)行模型參數(shù)提取和驗(yàn)證。研究建立了異質(zhì)集成工藝下傳輸線(xiàn)通孔互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)的模型，并對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析；并研究了異質(zhì)集成工藝下的微帶傳輸線(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傳輸線(xiàn)模型的參數(shù)提取和驗(yàn)證，并將模型擬合結(jié)果與對(duì)應(yīng)相同結(jié)構(gòu)的整數(shù)階傳輸線(xiàn)模型對(duì)比分析，得出分?jǐn)?shù)階傳輸線(xiàn)模型具有更高的模型精度；最后對(duì)于分?jǐn)?shù)階傳輸線(xiàn)模型在CMOS工藝和InP工藝