系統(tǒng)級封裝中無源器件的小型化是SiP小型化的關鍵,硅基無源集成（IPD）技術具有體積小、一致性好、集成度與可靠性高等優(yōu)勢,使其成為無源器件集成的首選方案。濾波器的集成是首要問題之一,由于硅上電感品質因數不高,使得集成的濾波器性能受限,特別是在窄帶應用中這個問題凸顯。針對這一情況,本文在深入理解IPD工藝結構和電參數特性的基礎上,將電路設計和工藝緊密結合,開展硅基帶通濾波器集成設計研究,主要包含以下三個方面:1.利用三維電磁仿真軟件,建立了平面螺旋電感結構的參數化模型。通過仿真分析了電感幾何參數如圈數、內徑、線寬、線間距等對其電特性的影響;且通過仿真驗證了切角、多電流路徑等電感Q值優(yōu)化的途徑。然后,在深入理解硅基IPD工藝結構與電特性關系的基礎上,提出新穎的四電感互耦結構,建立了設計帶通濾波器的物理版圖基礎。2.針對難以獲取頻變耦合矩陣的問題,提出一種基于矩陣廣義特征值的優(yōu)化方法,采用該方法求解出頻變耦合帶通濾波器的耦合矩陣。該耦合矩陣結構、陣元值分別與濾波器拓撲結構、諧振單元間耦合系數對應,這建立了設計頻變交叉耦合濾波器的結構基礎。3.分析了頻變耦合形成的傳輸零點的分布特性,總結了二階... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 SiP發(fā)展概述
        1.1.1 系統(tǒng)封裝集成概述
        1.1.2 射頻系統(tǒng)級封裝與無源集成
    1.2 硅基無源集成技術
        1.2.1 常用無源集成基板材料性能對比
        1.2.2 高阻硅基無源集成主要優(yōu)勢
    1.3 國內外現(xiàn)狀
        1.3.1 硅基板上系統(tǒng)集成
        1.3.2 硅基無源集成
        1.3.3 國內外現(xiàn)狀小結
    1.4 本文章節(jié)安排
第二章 濾波器設計基本理論
    2.1 集總參數諧振器
        2.1.1 串聯(lián)RLC諧振電路
        2.1.2 并聯(lián)RLC諧振電路
    2.2 基于插入損耗法的濾波器設計原理及流程
        2.2.1 低通原型濾波網絡
        2.2.2 電路等效變換
        2.2.3 低通-帶通頻率變換
        2.2.4 耦合諧振濾波器集總形式
    2.3 濾波網絡的耦合矩陣
        2.3.1 耦合矩陣建立
        2.3.2 耦合矩陣的網絡分析
        2.3.3 耦合矩陣綜合方法
    2.4 小結
第三章 硅基集成電感設計與優(yōu)化
    3.1 硅基電感簡介
        3.1.1 電感物理結構
        3.1.2 平面螺旋電感模型
        3.1.3 有效電感值與品質因數
    3.2 電感值計算仿真研究
        3.2.1 自感仿真
        3.2.2 互感計算與仿真
    3.3 電感Q值仿真與優(yōu)化
        3.3.1 損耗機理分析
        3.3.2 電感設計優(yōu)化中的結構參數
        3.3.3 提升電感Q值的其他因素
    3.4 互感結構與模型
    3.5 小結
第四章 頻變交叉耦合帶通濾波器的耦合矩陣綜合研究
    4.1 頻變耦合
        4.1.1 頻變耦合矩陣及其廣義特征值
    4.2 特征值優(yōu)化方法
        4.2.1 目標函數與優(yōu)化流程
        4.2.2 多項式綜合方法
        4.2.3 優(yōu)化變量的梯度計算
    4.3 應用實例與分析
        4.3.1 特征值優(yōu)化算法的數值實例
        4.3.2 傳輸零點與帶外抑制
        4.3.3 傳輸零點與頻變耦合節(jié)點的系數
    4.4 小結
第五章 硅基IPD帶通濾波器設計與優(yōu)化
    5.1 頻變耦合濾波器設計
        5.1.1 頻變耦合的J/K變換器
        5.1.2 頻變耦合集總電路形式
        5.1.3 混合耦合小結
    5.2 四階帶通濾波器設計
        5.2.1 濾波器指標要求
        5.2.2 濾波器設計分析
        5.2.3 從耦合矩陣到濾波器原理電路圖
        5.2.4 耦合電感的互感替換
    5.3 濾波器版圖設計
        5.3.1 IPD工藝結構與版圖設計
        5.3.2 互感對結構
        5.3.3 電容與濾波器優(yōu)化
    5.4 四階雙頻變耦合濾波器電路設計
    5.5 小結
第六章 硅基帶通濾波器的實現(xiàn)與容差分析
    6.1 硅基帶通濾波器的工藝實現(xiàn)
        6.1.1 IPD工藝剖面結構及參數
        6.1.2 硅基IPD工藝流程介紹
    6.2 濾波器流片及測試
        6.2.1 流片
        6.2.2 樣品測試與分析
    6.3 四階雙頻變耦合濾波器容差分析
    6.4 四階雙頻變?yōu)V波器工作頻率拓展研究
        6.4.1 S波段濾波器的設計
        6.4.2 C波段濾波器的設計
    6.5 小結
第七章 總結與展望
    7.1 本文主要內容
    7.2 本文主要創(chuàng)新點
    7.3 未來工作展望
致謝
參考文獻
附錄A 碩士研究生期間發(fā)表論文情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]C波段雙層MEMS濾波器的設計[J]. 彭艷君,賈寶富,楊曉瑜,施朝著.  微波學報. 2016(S1)
[2]基于集成無源器件工藝的射頻功率分配器設計[J]. 隆萬洪,黃文韜,吳振川,徐寬茂,蔣凱旋.  半導體技術. 2016(05)
[3]基于硅基薄膜集成無源器件工藝的雙頻器設計[J]. 吳振川,隆萬洪.  科學技術與工程. 2016(09)
[4]基于硅基IPD技術的射頻SiP設計[J]. 羅明,王輝,劉江洪,代文亮.  電子工藝技術. 2015(06)
[5]用于射頻集成的高Q硅基電感的優(yōu)化設計[J]. 王惠娟,潘杰,任曉黎,曹立強,于大全,萬里兮.  現(xiàn)代電子技術. 2015(18)
[6]系統(tǒng)集成中的高阻硅IPD技術[J]. 劉勇.  現(xiàn)代電子技術. 2014(14)
[7]系統(tǒng)級封裝及其研發(fā)領域[J]. 萬里兮.  電子工業(yè)專用設備. 2007(08)
[8]硅基平面螺旋電感的等效電路模型和參數提取[J]. 黃志忠,殷曉星,崔鐵軍,洪偉.  電波科學學報. 2005(06)

碩士論文
[1]IPD-高選擇性LC濾波器的設計[D]. 王萍.電子科技大學 2016
[2]硅基無源集成LC集總濾波器的設計[D]. 李軼龍.電子科技大學 2015
[3]硅基集成無源濾波器的設計與制作[D]. 李軼楠.大連理工大學 2013



本文編號：3433142