SPICE兼容的RF傳輸線建模.pdf

1、在射頻及微波應用領(lǐng)域，片上互連線存在著RF傳輸線效應，應作為RF傳輸線進行研究。頻變的電阻電感制約其模型在SPICE電路仿真的瞬態(tài)分析中的應用，因此，研究片上互連線SPICE兼容的RF傳輸線模型對集成電路的發(fā)展有著實際意義。
　　本文從互連線器件物理出發(fā)，在分析研究微波傳輸線和經(jīng)典互連線模型的基礎(chǔ)上，對互連線的寄生效應進行了分析與建模：應用PEEC法對趨膚效應和鄰近效應進行建模；應用復鏡像理論等效襯底電流，對襯底磁損耗進行建模，并

2、據(jù)此改進PEEC法，將趨膚效應、鄰近效應和襯底磁損耗的計算統(tǒng)一，加快了計算速度。在模型基礎(chǔ)上，建立了互連線的頻變 RF傳輸線模型。分析比較了消除頻變特性的兩種結(jié)構(gòu)的適用性與復雜度，采用并聯(lián)等效網(wǎng)絡消除了串聯(lián)電阻與串聯(lián)電感的頻變特性，建立了單互連線與雙互連線SPICE兼容的RF傳輸線模型。
　　計算和分析了趨膚效應對互連線串聯(lián)電阻 sR和串聯(lián)電感 sL的影響，在此基礎(chǔ)上模擬了不同襯底電導率對串聯(lián)電阻 sR和串聯(lián)電感 sL的影響，結(jié)果

3、顯示隨著襯底電導率的增大，襯底效應對互連線影響增大。
　　在0-20GHz頻率范圍內(nèi)，在MATLAB下計算了本文單互連線模型與未包含襯底磁損耗的經(jīng)典模型。結(jié)果顯示，本文模型在全頻率范圍內(nèi)與HFSS仿真結(jié)果誤差小于8％，優(yōu)于經(jīng)典模型的20%；雙互連線模型的誤差在10%以內(nèi)。
　　最后，設計了一個2.4GHz的A類功率放大器，考慮實際工藝參數(shù)，計算了所得模型參數(shù)并加入功率放大器的仿真中，對比了有無互連線模型情況下功率放大器輸出功