用于LTCC的电感设计与建模

用于LTCC的电感设计与建模

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Ｐ００８

ＮＯ．０４

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａＩｄ

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Ｔ技术

用于ＬＴＣＣ的电感设计与建模

（１．西安电子科技大学微电子研究所

陕西西安

刘婧２孙龙杰憎７１００７１；２．西安科技大学微电子研究所

陕西西安７１００５４）

摘要：本论文中提出了一种低温共烧陶瓷嵌入式电赢的宽频等效电路模型，此模型逸瑚了有效的频宽，模型包含一个核心电路。五个元

件组成，模拟了电长度。捌万的无损耗传输线，有效模拟了线曩闻藕合效应和接地谐振现象，通过散射参数的测量可以提取出等效电路模型中各个元件参数，相对于传统的万型等效电路只能达到第一个白戒谐振点来比，本论文中提出的修正Ｔ型等效电路可逸到更高的谐振点，

因此频宽宽许多，论文用射频软件ＡＤｓ仿真结果昱示此电毒模型可准确至５ＧＨｚ．关键词：低温共烧陶瓷嵌入式电感元件模型化中图分类号：ＴＮｌ０８．７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４一０９８ｘ（２００８）０２（ａｊ—ｏｏｌ４一０２

近年来低温共烧陶瓷技术（Ｉ御订硇ｐｅｒａ＿ｔＩⅡｅ

Ｃｏ—ｆｉｒｅｄ

ＣｅｒａｍｉｃＬＴＣＣ）迅速成为射频无

第一个自我谐振频率点，常适用在较低频段范

围的电路分析。

源集成发展的关键技术之一，实现ＬＴＣＣ无源集成技术的关键在于三个方面：材料技术，设计技术，工艺技术。目前Ｌ『ｒＣＣ关键技术在于设计层面，电性能设计中通过合理的器件结构设计选择恰当的介质材料以保证等效无源集成器件的参数并有效控制各种分布参数的影响同时提高无源元件的集成度与工作频率已成为ＬＴＣＣ电性能设计的关键。

对于ＬＴＣＣ技术为基础的无源元件的等

随着频率升高，传统的ＬＴＣＣ嵌入式电感模型已不能达到产品的适用要求，本文介绍了一种宽频的低温共烧陶瓷嵌入式电感模型，即修正Ｔ型等效电路模型，应用此模型可掌握更高的谐振频率点，使用频宽远超过传统的等效

电路。

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公式（２）见图２。

上述（１）式为无损耗传输线的表达式，（２）式为修正Ｔ型等效电路的表达式，将电长度推至Ｏ和万这两个极限值，可以发现（１）武及（２）式都具有墨ｔ＝％，％＝毪。的特性，联立（１）与（２）式求得修正Ｔ型等效电路模型各元件参数表

达式为：

，

１低温共烧陶瓷嵌入式电感模型２．１微波网络法分析模型

图ｌ显示了低温共烧陶瓷嵌入式电感的物理模型，此模型分三部分，第一部分为核心电

效电路模型最常见的有传统万型睁７Ｉ和Ｔ型ｕ≈等效电路模型。如图．１所示传统的万型是应用最广泛的一种模型电路，此模型电路结构简

单，元件物理意义清楚，原则上可准确至元件

路，主要为二串联电感元件，互感元件，第二部分为所有按地电容之总和，第三部分为所有线圈耦合电容之总和。微波网络１法Ｉ”分析ＬＴｃＣ

嵌入式电感模型的基本思想是将ＬＴＣＣ嵌入

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式电感的等效电路模型等效为电长度为０到万的无损耗传输线，分别用导纳参数表达出两者的微波网络表达式。数学求解出模型中各元

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修正Ｔ型等效电路

件参数表达式。

将以上式联立即可得出无损耗传输线之等效电路元件中各元件参数表达式。２．２软件仿真验证

利用ＡＤｓ软件证明修正Ｔ型等效电路具有在电气长度Ｏ至万范围内近似一条无损耗传输线的特性，假设特性阻抗磊为１００Ｑ、在嘭＝２万×５９ｈｚ时其电气长度为万，如图３所示，用ＡＤＳ模拟所得散射参数的结果发现，修正Ｔ型等效电路可准确至５９ｈｚ，其模型频宽均比传统Ｔ或筇等效电路还要宽许多，宽频电感等效

电路模型皆是以修正Ｔ型等效电路为基础所构架。

３

根据微波网络理论，分别作出修正Ｔ型等

效电路和电长度为Ｏ到Ｐｉ的无损耗传输线的Ｙ

图１

参数表达式为：

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ｐＬ，＝

ＬＴｃｃ电感之建立模型

一｝伐ｃｐ

低温共烧陶瓷嵌入式电感主要存在两大高频效应，即线圈中的耦合现象和接地效应，

这两大高频效应的分析可通过将修正型Ｔ型

图２公式（２）

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等效电路模型扩展来准确模拟。以下介绍ＬＴＣＣ电感等效电路的完善过程。第一步，考

虑并联及串联谐振点之ＬＴＣＣ电感元件修正Ｔ型等效电路。

无耗传输线修正的Ｔ型ＬＴＣＣ电感等效电路模型，此等效电路模型的电路特性近似于一条无损耗传输线的特性，对照实际元件的测试结果发现两者的散射参数可完全吻合频率高达５ＧＨｚ，比传统的Ｔ或万型等效电路频宽宽许多。图４为考虑并联串联谐振点的ＬＴＣＣ电感元件修正等效电路模型此等效电路模型，其

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电路的主要谐振频率点，此点可称为并联谐振点，０，与Ｌ．两个元件是次高阶谐振点亦可称为串联谐振点。

在此处特定义参数只来模拟这寄生效应：

图３修正Ｔ型等效电路与无损耗传输线散射参数对比

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科技创新导报ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙｌｎｎｏＶａｔｉｏｎＨｅｒａＩｄ

万方数据　

用于LTCC的电感设计与建模

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图４

ｆｒｅｑ．ＧＨＺ

考虑并联及串联谐振点之ＬＴＣＣ电感修正Ｔ型等效电路

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图６】：ｌ与殇参数之虚数部分频率响应

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图７

图５

ｌ，瓦与ｌ，％参数之虚数部分频率响应

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考虑接地效应之ＬＴＣＣ电感元件修正Ｔ型等效电路

排出掉两回授网络互重叠的谐振频率值。如图６所示，匕的谐振极点与谐振零点分别以只与昂表示，可以分别在ｈＩｌｑ烈Ｅ）（代表参数】＝．

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