- 硅基射频器件的建模与参数提取
- 张傲 高建军
- 815字
- 2022-05-09 17:43:39
2.4.4 电路模型参数提取
图2.24和图2.25分别给出了氧化层电容和衬底电阻的提取结果,由图可以看出,在宽频段范围内得到了相对稳定的数值。图2.26给出了馈线电感的提取结果,可以发现电感Li和Lo非常接近并且远远大于Ls,符合输入/输出馈线比较长的物理意义。所提取的模型元件相对于频率存在微小的波动,因此由开路-短路测试结构提取的模型参数可以被用作优化过程的最初假设,优化过程既可以使用商用电路仿真软件实现,也可以自编程序完成。表2.3总结了最终提取的寄生参数列表,图2.27给出了开路和短路测试结构S参数的模拟和测试结果对比曲线,开路-短路测试结构的模拟值和测量值在整个频率范围内取得了良好的一致性,误差小于5%。
图2.24 氧化层电容的提取结果
图2.25 衬底电阻的提取结果
表2.3 寄生参数提取结果
图2.26 馈线电感的提取结果
图2.27 开路和短路测试结构S参数模拟和测试结果对比曲线
图2.28给出了L0+L1的提取结果随频率变化的曲线。图2.29给出了k值和电阻R2的提取结果随频率变化的曲线。以直接利用公式提取获得的模型元件参数为初始数值,进一步优化获得最终的模型参数。表2.4~表2.6总结了一组八边形螺旋电感的模型参数,由表中可以看到,最小圈数的电感可以作为一个基本单元,而大尺寸螺旋电感的电感值缩放规则可以表示为:
式中
图2.28 L0+L1的提取结果随频率变化曲线(n为圈数)
图2.29 k值和电阻R2的提取结果随频率变化曲线
表2.4 圈数为0.5的八边形螺旋电感模型参数
续表
表2.5 圈数为1.5的八边形螺旋电感模型参数
表2.6 圈数为2.5的八边形螺旋电感模型参数
图2.30~图2.32给出了0.5~40GHz频率范围内不同尺寸的八边形螺旋电感的S参数模拟和测试结果对比曲线,模拟结果和测试结果吻合。
图2.30 4个不同尺寸的八边形螺旋电感的S参数模拟和测试结果对比曲线(圈数为0.5)
图2.31 4个不同尺寸的八边形螺旋电感的S参数模拟和测试结果对比曲线(圈数为1.5)
图2.31 4个不同尺寸的八边形螺旋电感的S参数模拟和测试结果对比曲线(圈数为1.5)(续)
图2.32 4个不同尺寸的八边形螺旋电感的S参数模拟和测试结果对比曲线(圈数为2.5)