基于回转器原理的硅基射频和超宽频带集成有源电感的合成方法及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61574010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Inductors are extensively used in the design of radio-frequency integrated circuits(RFIC). On-chip passive inductors (PI) occupy a large part of overall RFICs chip area, and also have the disadvantages such as low quality-factor (Q), low self-resonance frequency, non-tunable ability of inductance and Q. Therefore, on-chip passive inductors become difficult to meet the RFIC requirements for small size, low cost, high level integration, wide frequency operation range, and performance tunablity. Active inductors(AI) synthesized with transistor-only become a vital candidate for replacing on-chip passive inductors. However, active inductors at present have insufficiently high operation frequency, narrow bandwidth range, and lack of methods to concurrently achive multiple good performance parameters in an active inductor. This project takes high frequence and ultra-wide band active inductors as the object of investigation, wide frequency operation range, high Q, wide tunable range as main targets, the synthesis methods of AIs as main lines. Multiple simultaneous feedbacks techniques, the combination techniques of coarse tuning by circuit bias and auxiliary fine-tuning via varactors, the branch circuit current tuning techniques, and the negative capacitance offsetting technique are adopted to explore concurrently achieving multiple good performance parameters in an active inductor. A suit of optimization sythesis methods will be poposed to accommodate the RFICs design requirement for active inductors with different performance parameters. Taking broadband low noise amplifier (LNA) design as example, the synthesized high frequency active inductors as a substitute for area-consuming on-chip spiral passive inductors is employed to tune gain and bandwidth of LNA taking full advantage of the tunablity of active inductors. The tunable methods by active inductor provide a way to design performance reconfigurable RFICs.
电感广泛地用于集成电路(RFIC)设计中.在片无源电感(PI)占用了大部分RFIC芯片面积,且品质因子(Q)和自谐振频率低,电感值和Q值不能调节,越来越不能满足RFIC小尺寸、高集成、低成本、宽频带、性能可调节的发展需求.采用全晶体管合成的有源电感(AI)成了取代PI的重要选择。但目前AI工作频率偏低,工作频带窄,电感、Q值和带宽不能独立调节。本项目以高频、高性能AI为研究对象,以宽频带、高Q、宽调谐范围为主要目标,以合成技术为主线,采用多重反馈技术、电路偏置调节为主和可变电容细调为辅技术、分流支路调节技术、负电容补偿技术,探索兼顾多个优良性能参数于一体的AI协同调节机制,形成一套不同性能参数AI合成的优化方法,为向RFIC设计所需的不同性能AI提供技术支持。以宽带低噪声放大器设计为例,利用AI的可调节性,对增益和带宽进行调节,为重配置RFIC设计提供新途径。

结项摘要

射频集成电路(RFIC)中所使用的在片无源螺旋电感(PSI)占用了其大部分芯片面积,且品质因子(Q)和自谐振频率(fsr)低,电感值L、Q值和fsr不能调节,越来越不能满足RFIC向小尺寸、高集成、低成本、宽频带、性能可调节发展的需要。本项目对采用晶体管合成的小面积、性能可调谐的有源电感(AI)进行研究:(1)创新性地提出了采用共集-共射+Cascode结构+可调分流支路+可调有源电阻结构的电路拓扑,实现了兼有大电感L 值、高品质因子Q 值的有源电感;(2)创新性地提出了采用共射(CE)-共基(CB)-共集(CC)结构+可调有源电容+可调有源电阻结构的有源电路拓扑,实现了电感值L、品质因子值Q 可大范围调节和独立调节的新型有源电感;(3) 创新性地提出了采用源随器结构+传输线+并联有源偏置+负阻补偿网络+电流镜结构的电路拓扑,实现了超高Q值可调谐有源电感;(4) 新性地提出了采用多级电流镜反馈环路的电路结构,实现了恒Q值有源电感;(5)创新性地提出了采用了达林顿复合晶体管+交叉型复合电阻(替代单一反馈电阻)+可调的并联反馈有源电感+可调的峰化有源电感的可重配置超宽带放大器。本项目采用可调有源电感用于放大器设计的策略,不但可用于放大器的性能调节(重配置),也可用于集成电路调整补偿因工艺变化、封装寄生带来的增益和带宽退化情况,并且可极大节省芯片面积,这是采用无源电感进行放大器设计很难做到的,为高性能射频集成电路的设计提供了一个新途径。发表论文17篇,其中EI、SCI期刊和国际会议论文11篇,中文核心期刊论文6篇。2016授权国家发明专利7项,自2015年月至今,新申请国家发明专利3项。培养博士生3名,硕士毕业4名,在读硕士10名,本科生2名,博士后1名。培养青年教师2名。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
基于门控结构的低功耗扫描测试方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子器件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳佳伟;史岩;马威;薛宝华
  • 通讯作者:
    薛宝华
ATechnique for Simultaneous Improving the Product of Cutoff Frequency–Breakdown Voltage and ThermalStability of SOI SiGe HBT
同时提高SOI SiGe HBT截止频率乘积、击穿电压和热稳定性的技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    张万荣;金冬月;赵彦晓;王肖
  • 通讯作者:
    王肖
单载流子传输双异质结光敏晶体管频率特性分析(邀请论文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张良浩;江之韵;刘硕;张万荣
  • 通讯作者:
    张万荣
采用有源电感的小面积宽可调范围VCO
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    微电子学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王忠俊;陈鹏辉;王肖;张良浩
  • 通讯作者:
    张良浩
一种低功耗双频段低噪声放大器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    微电子学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王忠俊;张良浩;王肖;赵彦晓
  • 通讯作者:
    赵彦晓

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其他文献

适于超宽带放大器的增益平坦化反馈技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢红云;路志义;霍文娟;丁春宝;刘波宇;张东晖;张万荣
  • 通讯作者:
    张万荣
发射极指分段与非均匀指间距组合的SiGe HBT设计及热分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈亮;张万荣;金冬月;谢红云;胡宁;肖盈;王扬
  • 通讯作者:
    王扬
改善放大器噪声性能的SiGe HBT几何参数优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈珮;张万荣;金冬月;谢红云;黄璐
  • 通讯作者:
    黄璐
双频带低噪声放大器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    电子器件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘波宇;张万荣;谢红云;金冬月;丁春宝
  • 通讯作者:
    丁春宝
一种无电感超宽带低噪声放大器的设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微电子学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢红云;胡宁;黄璐;沈珮;张万荣;黄毅文
  • 通讯作者:
    黄毅文

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AI技术路线图

张万荣的其他基金

超宽频带SiGe HBT低噪声放大器研究
  • 批准号:
    60776051
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微波功率异质结晶体管(HBT)自加热效应的补偿技术研究
  • 批准号:
    60376033
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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