【摘 要】
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为了缓解芯片设计面积紧张的问题,砷化镓IPD（integrated passive device）工艺凭借其较厚的金属层能够设计尺寸和插损很小的无源器件,例如:滤波器,巴伦,功率分配器等无源电路。相比较LTCC,PCB,CMOS等工艺有非常大的优势。本文着重研究了基于Ga As-IPD工艺的滤波器和三工器的集成电路,主要的研究方法与成果如下:1.针对于通信系统的N77（3.3～4.2GHz）频带的
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为了缓解芯片设计面积紧张的问题,砷化镓IPD（integrated passive device）工艺凭借其较厚的金属层能够设计尺寸和插损很小的无源器件,例如:滤波器,巴伦,功率分配器等无源电路。相比较LTCC,PCB,CMOS等工艺有非常大的优势。本文着重研究了基于Ga As-IPD工艺的滤波器和三工器的集成电路,主要的研究方法与成果如下:1.针对于通信系统的N77（3.3～4.2GHz）频带的滤波器,利用Ga As-IPD工艺设计了一款带外抑制度高的滤波器。本文使用的工艺有三层金属层,主要利用比较厚的金属M2层和金属M3层进行N77滤波器的设计。为了减少滤波器芯片的面积,采用的是基于电容耦合的滤波器结构,同时也可以减少带内插损,提升滤波器的性能,利用IPD工艺厚金属层的优势设计了叠层电感,经过和普通电感的对比验证,Q值可以提升20%,面积可以减小50%。此外,由于对于滤波器带外的抑制度具有较高的要求,因此采用了串联谐振器作为零点,另外通过在接地谐振器上添加串联电感和电容,分别在高频和低频引入相应的零点。经过ADS软件对于滤波器的设计优化,最终设计了一款性能优良的N77滤波器。N77的带内插损为2.3d B,在2.690GHz的抑制度为29d B,在5.150GHz的抑制度为39d B。同时抑制度在1.7～1.780GHz可以达到60d B,回波S11优于20d B。2.针对通信系统的N78（3.3～3.8GHz）频带的滤波器。利用Ga As-IPD工艺设了一款性能优良的滤波器。和N77设计原理类似的,本文的N78滤波器设计同样利用了叠层电感和MIM电容。基于电容耦合和零点抑制技术,设计了一款N78滤波器的优良性能。在N78频带内,插入损耗小于2.4d B,带内回波损耗优于19d B,在2.690GHz和5.150GHz处的带外抑制分别达到了25d B和40d B。该滤波器尺寸仅为0.8mm×1mm×0.1mm。3.针对通信频段1.560-1.606GHz,2.4-2.5GHz,4.9-5.950GHz频段,设计了一款三工器。多工器设计技术是射频前端不可缺少的部件之一。利用多工器,可以实现多个系统共享一个通用的多波段天线。可以大大减少射频前端的面积。本文利用Ga As-IPD工艺设计了一款三工器。1.560-1.606GHz频带的插损为2.1d B左右。在2.2-2.5GHz频带的插损为-2.1d B左右。在4.9-5.950GHz频带的插损为1.8d B左右。三个通带的回波损耗分别优于18d B,19d B,11d B。
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