射频传输线模型及建模方法与流程

本发明涉及半导体器件建模，尤其是涉及一种射频传输线模型及建模方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断进步和射频通信的不断发展，mosfet器件的尺寸不断缩小，使用的频率越来越高，达到毫米波频带。传输线作为最重要的无源元件之一，应用广泛。趋肤效应、寄生电感、电阻和电容的影响越来越大，因此一个准确的模型是设计高频领域产品的前提。

2、然而，现有技术的传输线模型无法模拟高频下传输线两端口之间的趋肤效应、传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器。并且适用的频率较低，适用受到了限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种射频传输线模型及建模方法，可以模拟高频下传输线两端口之间的趋肤效应、传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器，从而可以使得射频传输线的仿真更加准确，同时，还可以提高适用的频率。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种射频传输线模型，其特征在于，包括：所述传输线自身的电阻和电感以及表征所述传输线高频趋肤效应的电阻和电感组成的第一支路，所述传输线的第一端口和第二端口之间的寄生电容组成的第二支路，所述传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器组成的第三支路，所述第一支路、第二支路和第三支路并联在所述传输线的第一端口和第二端口之间，所述第一端口和第二端口分别为传输线两端的端口。

3、可选的，在所述的射频传输线模型中，所述第一支路包括：

4、第一电阻、第一电感、第二电阻、第三电阻、第二电感和第三电感；

5、所述第二电阻与第二电感并联，以形成第一rl网络，所述第三电阻与第三电感并联，以形成第二rl网络；

6、所述第一电阻、第一电感串联、第一rl网络和第二rl网络串联；

7、其中，所述第一电阻和第一电感为传输线自身的电阻和电感，所述第二电阻和第三电阻为传输线高频趋肤效应的电阻、第二电感和第三电感为传输线高频趋肤效应的电感。

8、可选的，在所述的射频传输线模型中，所述第二支路包括：一寄生电容，所述寄生电容的一端接所述传输线的第一端口，另一端接所述传输线的第二端口。

9、可选的，在所述的射频传输线模型中，所述第三支路包括：

10、第一电容、第二电容、第三电容、第四电阻、第四电容、第五电阻、第五电容和第六电阻；

11、所述第四电阻与第三电容并联，以形成第一rc网络，所述第五电阻与第四电容并联，以形成第二rc网络，所述第六电阻与所述第五电容并联，以形成第三rc网络，所述第一rc网络与所述第二rc网络串联，串联后再并联在所述第三rc网络两端，所述第三rc网络的两端还分别通过所述第一电容和第二电容接所述传输线的第一端口和第二端口；

12、其中，所述第一电容和第二电容为传输线和衬底之间的寄生电容，所述第三电容、第四电容和第五电容为衬底的寄生电容，所述第四电阻、第五电阻和第六电阻为衬底的寄生电阻。

13、本发明还提供了一种射频传输线的建模方法，包括：

14、根据传输线的测试结构构建射频传输线模型；

15、在零偏压的情况下，测试测试结构的s参数；

16、在低频时，使用测试结构的s参数计算传输线自身的电阻和电感；

17、通过调整表征所述传输线高频趋肤效应的电阻和电感、传输线和衬底之间的寄生电容、衬底的寄生网络和传输线的第一端口和第二端口之间的寄生电容，以使得射频传输线模型的s参数与测试结构的s参数相同。

18、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，使用测试结构的s参数计算传输线自身的电阻和电感的方法包括：

19、根据s参数计算y参数；

20、根据y参数计算传输线自身的电阻和电感。

21、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，所述根据s参数计算y参数的方法包括：

22、

23、

24、

25、

26、其中，y11为输入有效参数，y12为反向传输有效参数，y21为正向传输有效参数，y22为输出有效参数，z0为阻抗，s11为s11为输入反射系数，s12为反向传输系数，s21为正向传输系数，s22为输出反射系数。

27、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，根据y参数计算传输线自身的电阻和电感的方法包括：

28、r1≈实数(1/y12)，l1≈虚数(1/y12)/(2*π*frequency)；

29、其中，r1为传输线自身的电阻，l1为传输线自身的电感，y12为反向传输有效参数，frequency为仿真频率。

30、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，通过调整传输线的第一端口和第二端口之间的寄生电容，以拟合s12参数。

31、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，所述低频为0～1ghz。

32、可选的，在所述的射频传输线的建模方法中，所述高频为1～4ghz。

33、在本发明提供的射频传输线的建模方法中，将高频下传输线两端口之间的趋肤效应、传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器考虑到射频传输线模型中，从而提高了射频传输线的仿真的准确度，同时，增加了高频下传输线两端口之间的趋肤效应、传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器，所以还提高了适用的频率，增加了射频传输模型适用的范围。

技术特征：

1.一种射频传输线模型，其特征在于，包括：所述传输线自身的电阻和电感以及表征所述传输线高频趋肤效应的电阻和电感组成的第一支路，所述传输线的第一端口和第二端口之间的寄生电容组成的第二支路，所述传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器组成的第三支路，所述第一支路、第二支路和第三支路并联在所述传输线的第一端口和第二端口之间，所述第一端口和第二端口分别为传输线两端的端口。

2.如权利要求1所述的射频传输线模型，其特征在于，所述第一支路包括：

3.如权利要求1所述的射频传输线模型，其特征在于，所述第二支路包括：一寄生电容，所述寄生电容的一端接所述传输线的第一端口，另一端接所述传输线的第二端口。

4.如权利要求1所述的射频传输线模型，其特征在于，所述第三支路包括：

5.一种射频传输线的建模方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的射频传输线的建模方法，其特征在于，使用测试结构的s参数计算传输线自身的电阻和电感的方法包括：

7.如权利要求6所述的射频传输线的建模方法，其特征在于，所述根据s参数计算y参数的方法包括：

8.如权利要求7所述的射频传输线的建模方法，其特征在于，根据y参数计算传输线自身的电阻和电感的方法包括：

9.如权利要求5所述的射频传输线的建模方法，其特征在于，通过调整传输线的第一端口和第二端口之间的寄生电容，以拟合s12参数。

10.如权利要求5所述的射频传输线的建模方法，其特征在于，所述低频为0～1ghz，所述高频为1～4ghz。

技术总结本发明提供了一种射频传输线模型及建模方法，包括：根据测试结构构建射频传输线模型，包括：传输线自身的电阻和电感以及表征传输线高频趋肤效应的电阻和电感组成的第一支路，传输线的两个端口之间的寄生电容组成的第二支路，传输线和衬底之间的寄生电容以及衬底的寄生电容器组成的第三支路，第一支路、第二支路和第三支路并联在传输线的两个端口之间；在零偏压的情况下，测试测试结构的S参数；在低频时，使用测试结构的S参数计算传输线自身的电阻和电感；通过调整表征传输线高频趋肤效应的电阻和电感、传输线和衬底之间的寄生电容、衬底的寄生网络和传输线的两个端口之间的寄生电容，使得S参数与测试结构的S参数相同。技术研发人员：董聪颖,曾建龙受保护的技术使用者：杭州积海半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29