寬頻修正 T 型等效電路模型電磁模擬

模擬方面，使用Ansoft 公司的 HFSS(High Frequency Structure Simulator)軟體

進行3D 全波電磁場模擬，以確保所進行之電磁模擬結果的準確性。

3.3.1 3cm微帶線

圖3.12 所示以修正 T 模型組成 3cm 微帶線結構圖，總面積為 1.3mm*1.4mm，

面積可以縮小98%，圖 3.13 跟圖 3.14 為此 EM 模擬結果跟 3cm 微帶線 Return loss 及S21 phase 的比較，由圖 3.13 可看到諧振點頻飄了 200MHz，dB 值差了 5dB，

而S21 的 phase 相當符合傳輸線的 phase，雖然諧振點有點飄掉，但此晶片的 loss 比原傳輸線少了5dB，phase 也符合微帶線的規格，相信此晶片可以成功的取代 3cm 的微帶線，而頻飄的原因，雖然原Modify-T model 可以完整的模擬出傳輸線效應，

但在合成所需要的感值時，我們不能準確的模擬到所需的感值，只能找到相對的

感量，產生頻飄的部分只能以調整MIM 電容的方式，來盡量符合傳輸線的效應。

圖3.12 以修正 T 模型組成 3cm 微帶線結構圖

1.4 mm

1.3 mm

Port1

Port2

圖3.13 修正 T 模型晶片與微帶線 Return loss 比較

Return Loss (dB)

Achie v e me nt Circuit in IPD Long Transmission line

0 1 2 3 4 5

S21 phase (deg)

Achie v e me nt Circuit in IPD Long Transmission line

3.3.2 6cm微帶線

圖3.15 所示以修正 T 模型組成 6cm 微帶線結構圖，總面積為 2.3mm*1.64mm，

面積可以縮小98%，圖 3.16 跟圖 3.17 為此 EM 模擬結果跟 6cm 微帶線 Return loss 及S21 phase 的比較，由圖 3.16 可看出第一個諧振點還有稍微捕捉到，第二個諧振 點就偏離了許多，第三個點有符合但是dB 值跑掉了，而 S21 的 phase 勉強符合傳 輸線，會造成此原因除了我們不能準確模擬出所需的感值之外，在Modify-T model

中，為了在高頻中抓到傳輸線效應，需要加入更多階的電感電容，而實際上 IPD

電感，在經過某個頻率點之後會產生轉態，如圖 3.11，所以實際上在使用上，在

超過某7GHz 之後，Modify-T model 上的電感就會偏離我們原先設定的效應，再加 上在這些電感上會出現一些不可預期的寄生電容效應，以上這些原因都會影響到 我們原本的結果。

圖3.15 以修正 T 模型組成 6cm 微帶線結構圖

1.6 mm 2.3 mm

Port1

Port2

圖3.16 修正 T 模型晶片與微帶線 Return loss 比較

Return loss(dB)

Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

3.3.2 3cm+3cm微帶線

圖3.18 所示以修正 T 模型組成 3cm+3cm 微帶線結構圖，就是以 2 個 3cm 修正 T 模型串接，合成一個 6cm 的微帶線，總面積為 1.3mm*2.4mm，面積可以縮小 98%，

圖3.19 跟圖 3.20 為此 EM 模擬結果跟微帶線 Return loss 及 S21 phase 的比較，由 圖3.19 可看到第一點偏離稍多，而 S21 的 phase0～2G 也偏離了，做此 3cm+3cm 的 Modify-T model 的目的最主要是來比較可不可以相等成 6cm 的 Modify-T model，

由圖3.21 跟圖 3.22 可以比較出 6cm 的 Modify-T model 比較符合 6cm 微帶線，雖 然3cm 的 Modify-T model 符合 3cm 微帶線，但是當它面積變 2 倍時，寄生電容效 應也增加了，也間接的影響到結果，由此可知，還是針對所需要的傳輸線長度去 做設計，效果才會明顯。

圖3.18 以修正 T 模型組成 3cm+3cm 微帶線結構圖

1.3 mm

2.4 mm

Port1

Port2

圖3.19 修正 T 模型晶片與微帶線 Return loss 比較

Return loss(dB)

Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

0 1 2 3 4 5 6

S21 phase (deg)

Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

圖3.21 修正 T 模型晶片與微帶線 phase 比較

Return loss(dB)

6cm Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

3cm+3cm Achievement Circuit in IPD

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

S21 phase (deg)

6cm Achievement Circuit in IPD Long Transmission line

Achievement Circuit in IPD

3.4 結果討論

本章以修正T 型等效電路實現長傳輸線效應，我們利用修正 T 型等效電路並聯 回授網路(導納值為 Yp)及接地回授網路(阻抗值為 Zg)設計等效的微帶線，並利用 玻璃基板及金屬厚度 10μm 薄膜製程來實現，此製程擁有高 Q 值的優點，可以減 少金屬損耗。設計微帶線的尺寸為3cm，6cm，3cm+3cm，設計出來的修正 T 型等 效電路非常符合傳輸線效應，但在實現過程中，由於電感會呈現轉態的現象，使

此晶片符合傳輸線效應只能準確至5GHz，再加上為了符合高頻段的頻率響應，需

要使用多階電感來實現，面積也隨之增加，寄生電容效應也因此產生，影響到修

正 T 型等效電路的頻率響應，而產生頻飄的現象，但此晶片優點在跟實際的微帶

線相比，面積可以減少百分之 98，而在印刷電路板或封裝體中，常需要延伸一段

傳輸線控制延遲時間，所以可以利用此修正 T 型等效電路來大大減少板子上傳輸

線的面積。