1.一種集總參數射頻電感模型,由串聯(lián)電感(1)、串聯(lián)導體等效電阻(2)、引出電容(3)、氧化物層電容(4)、襯底電容(5)及襯底電阻(6)構成,其特征在于,串聯(lián)電感(1)一端接串聯(lián)導體等效電阻(2),另一端為輸出負極;串聯(lián)導體等效電阻(2)另一端為輸出正極;引出電容(3)一端接輸出正極另一端接輸出負極;氧化物層電容(4)一端接輸出正極另一端接襯底電容(5)和襯底電阻(6);襯底電容和襯底電阻另一端接輸出負極;
所述串聯(lián)電感(1)為片上電感的電感值,采用帶校正因子的公式對其進行計算獲?。?/p>
其中b=(n-1)(w+s)+w,dm=din+b,K為校正因子,n為線圈的圈數,w為金屬導體的寬度,S為線圈之間的間距,din金屬導體的內徑,t金屬導體的厚度;
所述串聯(lián)導體等效電阻2由金屬導體的趨膚效應形成,其值的計算公式如下:
其中w為金屬導體的寬度,ρ為金屬的電阻率,δ為金屬的導體的趨膚厚度,t為金屬導體的厚度,f為電感的工作頻率;當δ大于t時,其取值為t。
2.根據權利要求1所述的集總參數射頻電感模型,其特征在于,所述引出電容3由下層終端引出結點與上層金屬之間的電勢差形成,其計算公式如下:
其中εox和t。xM1-M2分別為電感層和終端引出層間介質的介電常數、厚度。
3.根據權利要求1所述的集總參數射頻電感模型,其特征在于,所述氧化物層電容電感層與襯底層之間電容由于絕緣介質的存在而形成的,其計算公式如下:
其中l(wèi)和tox分別為電感的長度、電感層與襯底層間絕緣介質的厚度。
4.根據權利要求1所述的集總參數射頻電感模型,其特征在于,所述襯底電容及襯底電阻由襯底的寄生參量構成,模擬了襯底的損耗,其計算公式如下:
Csi=1/2·l·w·Csub
其中Csub、Gsub是硅襯底的單位電容、電導,它們的值由測量數據獲得。
5.一種集總參數射頻電感模型優(yōu)化設計方法,采用權利要求1所述的電感模型確定優(yōu)化電感結構,包含如下的設計步驟:
A.設置優(yōu)化目標函數:電感的優(yōu)化目標函數是電感值L和品質因數Q;
L=Im[Z11]/ω,Q=Im[Z11]/Re[Z11]
阻抗Z11可以從物理電路模型獲得;如果應用電路設計軟件如ADS,則Z11可以簡單地從S11獲得:
B.在上物理電路模型中,由測量數據或其他方法獲取硅襯底的單位電容Csub和單位電導Gsub;取校正因子的初始值,根據優(yōu)化目標函數得到初始優(yōu)化電感結構;
C.用格林豪斯算法獲得準確的電感值,最后與模型值比較,得到實際校正因子的值;
D.利用上一步得到的校正因子的值進行優(yōu)化,確定最終幾何結構尺寸。
6.根據權利要求5所述的集總參數射頻電感模型優(yōu)化設計方法,其特征在于,所述校正因子的初始值取0.8。