硅基集成螺旋电感的研究及片上天线的设计和优化-电路与系统专业论文.docxVIP

摘要摘 摘要 摘 要 这篇论文主要分为两个部分：一是硅基集成螺旋电感的建模、分析和优化：二是片上 天线的设计和优化。在第一部分中．我们首先比较了硅基集成螺旋电感的三种建模和仿真方 法，并且具体分析了硅基集成螺旋电感的各种损耗因素及它们对螺旋电感性能的影响：在此 基础上，我们思考和总结了多种提高硅基集成螺旋电感品质因素的有效方法，并讨论了在一 定应用中的硅基集成螺旋电感的设计和优化，这些研究可以有效指导工作在GHz频段的nH 数量级的硅基集成螺旋电感的没计和优化。论文的第二部分探讨了在标准c们s工艺上将非 接触Ic卡的外置天线集成到片内的可能性，并对以硅葚集成螺旋电感形式实现的片上天线 的设计和优化进行了积极的思考和尝试。f片上天线的模拟结果表明，在外界磁感应强度为 10高斯、系统电路梭的等效内阻约5KQ的情况下，～个内径din=1．41．4∥m，外径 dour=2000,urn．即芯片面积为2ram：的片上天线可以产生3佚以上的片上电压，提供大 于1．8毫瓦的功率。心 关键词：硅基集成螺旋电感j品质因素j片上天线．单芯片非接触Ic音 砖基集成蝶旋电堪的研宄及片上天线的设“和优化 AbsIractAbstract AbsIract Abstract This thesi consists of main parts One i the modeling．anatysiS and optimization of spiral induetors silicon．The other the design and optimization of on—chip untemna．in the first three major groups about the modeling and simulation of spiral induetors compared first．The various loss mechanisms and their effects the performance of spiral induetors summarized and discussed in detail．We also consider useful methods improve the quallty factor of spiral inductors and diSCUSS how design and optimize spiral inductors in certain application． The poss Lbiiltv of i ntegrating on—chip into contactless IC curd in standard CMOS technology considered in the second part．This only be used generator．but also signal recoverer，Improving the efficiency iS the key in design and optimizution of such on—chlP antenna．Here is slmulation result，When the magne‘ic flux density i 10 Gauss and the equi val resistance of the circult 5，000 ohms．a 2mm’on—chip mith inner diameter of 1414姗．outer diameter of 2000p．m 3V on—chiP supply，which COUld 1．8mⅣpower Key Words：Spiral inductor silicon．Quality factor．0n—Chip antenna，Single chip contactless rC card 第一章引言第一章引 第一章引言 第一章引 言 【．I关于硅基集成螺旋电感 随着CMOS工艺的进步，晶体管的截止频率^变得越来越高，这使CMOS集成电路在较 低GHz频率范围的应用目益广泛。和GaAs工艺相比，CMOS工艺在价格，功耗方面都占有显 著的优势，同时在C,ⅥOS工艺中，模拟和数字电路可以集成在一起，因此可以实现更高程度 的集成。 尽管在CMOS=[艺上集成晶体管、二极管、电容和电阻都很容易，但要实现单片CMOS f}}频集成电路仍然有一定的固难。我们知道，射频集成电路的所有重要子单元中都要甩到电 感，电感占据了射频集成电路的很大部分面积，其性能好坏也直接影响了射频集成电路的总 体性能，因此．片上电感在单片删os射频集成电路的实现中是一个非常重要的课