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快速增长的无线通信市场的巨大需求造成了对射频集成电路的需求。由于硅基集成电路制造成本相对较低,并且便于数字和模拟部分的集成,使得硅基集成电路成为较好的选择。最近几年,世界各国的研究人员在硅基射频集成电路的设计和制作方面进行了大量的研究,使硅基射频集成电路的性能不断得到提高。 平面螺旋电感器已经成为目前许多通信器件中的重要元件之一。通常平面螺旋电感器被加工成正方形,矩形,八边形和圆形。本论文在大量深入调研的基础上得到了如下的研究工作和创新结果: 本文首先提出了采用“合成渐进”法得到的改进的正方形平面螺旋电感的CAD公式,使原有的CAD公式可以适用于任何情况。根据所得改进的正方形平面螺旋电感CAD公式,在保持平面螺旋电感的金属面积,圈数等一些结构参数不变的情况下,研究了矩形,八边形和圆形螺旋电感与正方形螺旋电感之间的关系,提出了形状因子的概念。以上得到的正方形平面螺旋电感CAD公式以及形状因子形式简单,计算结果准确,而且具有清晰的物理意义,对实际射频集成电路的分析和设计非常有用。 为了进一步分析平面螺旋电感的S参量,Q值以及衬底损耗,本文又采用了部分元等效电路(PEEC)的方法,结合准静态格林函数以及“合成渐进”法得到的CAD公式,通过编程,对平面螺旋电感中的S参量和Q值进行提取和分析。通过与仿真软件结果的对比证明,所编程序在准静态情况下与数值仿真软件(IE3D)的结果很好的吻合,为分析平面螺旋电感提供了一个有利工具。 最后,根据PEEC程序,分析了不同螺旋电感几何结构以及介电常数对其Q值的影响,并在理论上对其作出了详细的解释。同时,还根据分析的结果,论证了一种降低衬底损耗对螺旋电感性能影响的实际方法。