论文部分内容阅读
随着集成电路技术在无线通信系统中越来越广泛的应用,集成电路的小型化成为研究热点。而传输线是集成电路中重要的组成部分,传输线用于集成元件之间的互联,同时传输线还可以用于组成一些集成电路元件,例如天线,滤波器等。一种新型的人工合成传输线,即互补式金属传导传输线(complementary-conducting-strip transmission line,CCS TL),由于其更多样的设计参数,更紧密的二维版图布局能力,被广泛的应用于集成电路设计中。和传统的微带线相同,合成传输线由于其开放式的结构,在某些频段也有明显的电磁波泄漏特性,所以研究合成传输线的泄漏特性对于集成电路的设计有重要的意义。首先本文介绍了合成传输线的结构参数,之后介绍了一种基于全波分析的广义散射矩阵法,可以精确的计算多端口周期性合成传输线的复数传播常数。通过对传输线第一高阶模(EH1)的分析,可以得到合成传输线的泄漏波特性。为了验证该数值分析方法的准确性,设计并且制作了一种基于0.13μm 1P8M CMOS工艺的合成传输线,该传输线工作于400 GHz。Marchand巴伦是一种特性良好的单端转双端差分激励的器件,本文介绍Marchand巴伦的设计过程。之后本文根据合成传输线的泄漏特性,设计了两种工作于400 GHz频段的泄漏波天线:一种是接地板上有内孔的合成传输线漏波天线,一种是接地板均匀的漏波天线。在设计过程中,我们先预估出漏波天线的宽度,然后根据第二章介绍的数值计算方法计算漏波天线的宽度,然后经过几次迭代后可以得到漏波天线的精确宽度,之后可以根据计算得到的衰减常数可以预估出漏波天线的长度。在电磁模拟软件HFSS中建模,进行电磁场论分析。为了验证所提出设计过程的准确性,基于0.13μm 1P8M CMOS工艺,制作了以上两种天线结构,并且介绍了太赫兹频段漏波天线测量的实验平台。数值分析,HFSS模拟,实际测量三种方法的天线波束角度的结果拟合良好,验证了基于全波分析的广义散射矩阵法的正确性。和其他工作于毫米波频段的单晶天线相比,本文介绍的漏波天线具有良好的天线增益,在400 GHz时,接地板有内孔的合成传输线漏波天线的增益有1.3 dBi,从390 GHz到405 GHz可以实现30°到45°的连续波束扫描特性。