報告題名：
在
在
在
在 CMOS
CMOS
CMOS
CMOS 製程下探討
製程下探討
製程下探討 Stripline
製程下探討
Stripline
Stripline 的波導特性
Stripline
的波導特性
的波導特性
的波導特性
作者：
M9625277 王亮程
M9602722 李岱昀
D9323812 何紹安
開課老師：陳志強
課程名稱：微波工程(一)
開課系所：電機所
開課學年： 96 學年度 第一學期2007 年 12 月
中文摘要 中文摘要 中文摘要 中文摘要 本研究主要觀察夾心帶線(Stripline)的波導特性，並設計出特性阻 抗所需之尺寸的夾心帶線，其製程方式為互補式金屬氧化層半導體 （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS），研究的方法 則 使 用 全 波 三 維 電 磁 模 擬 軟 體 (Ansoft HFSSTM ) 之 有 限 元 素 法 (Finite-Element Method)來設計分析相關電路，操作頻率為1 ~ 60 GHz 的 頻段範 圍作觀察，將 HFSS分析結果匯入製電路設計模擬軟體 (Agilent Advanced Design SystemTM, ADS)，最後再將得到的數據使用 數學軟體Matlab做整理。 關鍵字 關鍵字關鍵字 關鍵字：：：夾心帶線(Stripline)、特性阻抗(Characteristic Impadence)、S： 參數(S- parameter)、慢波係數(SWF)
目
目
目
目
次
次
次
次
中文摘要 中文摘要中文摘要 中文摘要 目次 目次目次 目次 圖目錄 圖目錄圖目錄 圖目錄 表目錄 表目錄表目錄 表目錄 第一章 第一章第一章 第一章 序論序論序論序論 1.1 研究動機 1.2 研究方法 1.3 內容提要 第二章 第二章第二章 第二章 夾心帶線介紹夾心帶線介紹夾心帶線介紹夾心帶線介紹 2.1 夾心帶線結構 2.2 夾心帶線的特性阻抗 2.3 其他型態的夾心帶線 第三章 第三章第三章 第三章 夾心帶線的波導特性夾心帶線的波導特性夾心帶線的波導特性夾心帶線的波導特性 3.1 由 CMOS 製程之夾心帶線 3.2 操作頻段 1 ~ 20 GHz 3.3 操作頻段 21 ~ 40 GHz 3.4 操作頻段 41 ~ 60 GHz 第四章 第四章第四章 第四章 各阻抗的夾心帶線設計各阻抗的夾心帶線設計各阻抗的夾心帶線設計各阻抗的夾心帶線設計4.1 設計 35Ω、50Ω與 70Ω特性阻抗之夾心線帶 第五章
第五章第五章
第五章 結論結論結論結論 参考文獻
圖目錄
圖目錄
圖目錄
圖目錄
圖 2-1 夾心線帶結構 圖 2-2 均勻對稱夾心帶線 圖 2-3 平移式夾心帶線 圖 2-4 懸吊式夾心帶線 圖 3-1(a) CMOS 結構示意圖 圖 3-1(b) CMOS 結構側面圖 1 圖 3-1(c) CMOS 結構側面圖 2 圖 3-2 Stripline 結構示意圖 圖 3-3(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB)/λg 波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/m)波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(g) SL(6,4,2)之 L(nH/m)波導特性(1~20 GHz) 圖 3-3(h) SL(6,4,2)之 C(pF/m)波導特性(1~20 GHz) 圖 3-4(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性(20~40 GHz)圖 3-4(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB)/λg 波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/m)波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(g) SL(6,4,2)之 L(nH/m)波導特性(20~40 GHz) 圖 3-4(h) SL(6,4,2)之 C(pF/m)波導特性(20~40 GHz) 圖 3-5(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB)/ λg 波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/mm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(g) SL(6,4,2)之 L(nH/mm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(h) SL(6,4,2)之 G(mS/mm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-5(i) SL(6,4,2)之 C(pF/mm)波導特性(40~60 GHz) 圖 3-6(a) 面電場強度分布圖(M2 與 M4 間，W=1.5 µm) 圖 3-6(b)截面電場分布圖(W=1.5 µm) 圖 3-6(c)截面電場分布圖(W=7.5 µm) 圖 3-6(d)截面電場分布圖(W=13.5 µm )
圖 3-6(e)截面磁場分布圖(W=1.5 µm) 圖 3-6(f)截面磁場分布圖(W=7.5 µm) 圖 3-6(g)截面磁場分布圖(W=13.5 µm) 圖 3-6(h) Ground M2 表面電流分布圖(W=1.5 µm) 圖 3-6(i) Ground M2 表面電流分布圖(W=4.5 µm) 圖 3-6(j) Ground M2 表面電流分布圖(W=7.5 µm) 圖 3-6(k) Ground M2 表面電流分布圖(W=10.5 µm) 圖 3-6(l) Ground M2 表面電流分布圖(W=13.5 µm)
表目錄
表目錄
表目錄
表目錄
表一. 在頻率 10GHz 下各個結構的特性阻抗值 表二. 在頻率 30GHz 下各個結構的特性阻抗值 表三. 在頻率 50GHz 下各個結構的特性阻抗值 表四. 在頻率 1~20GHz 中，35Ω、50Ω與 70Ω特性阻抗的分佈 表五. 在頻率 21~40GHz 中，35Ω與 50Ω特性阻抗的分佈第一章
第一章
第一章
第一章
序論
序論
序論
序論
1.1
研究動機
研究動機
研究動機
研究動機
由於現代互補金屬氧化半導體積體電路(Complementary Metal Oxide Semiconductor Integrated Circuit, CMOS IC)有簡單製程、低功率 耗損、易於尺寸微縮化和高性能化、與高可靠度等優點，因此已為目 前電路製造的主流。而在高頻電路方面因為追求體積小且高效能，因 此設計高頻電路已經廣泛的使用 CMOS IC 的技術做製程，高頻傳輸 線又有分為微帶線(Microstrip line)、共平面波導(Coplanar waveguide line)、溝槽帶線(Slot line)、夾心帶線(Stripline, 線帶)等幾種，其中 Stripline 是橫向電磁(TEM)傳輸線媒介，比如同軸電纜，代表它非分 散性，而且沒有截止頻率，一般我們可以使用微帶線製作任何電路 (quasi-TEM)，但是利用 Stripline 可以把電路做得更好，比如說做一個 濾波器或耦合器，與微帶線做相似的電路比較，Stripline 總是可以提 供較好的帶寬。另外，因為 Stripline 的信號線被緊緊包在介質裡，信 號線上下都有接地面，所以和微帶線相較之下 Stripline 受到外接的干 擾較小，隔離度比較高，因此 Stripline 經常被使用於射頻(Radio Frequency, RF)信號路線，因此本研究以探討 Stripline 的波導特性為目 標，了解如何應用 Stripline 來設計傳輸線。1.2
研究方
研究方法
研究方
研究方
法
法
法
本實驗使用 Ansoft HFSSTM 作為設計電路模型的軟體，並用其中的 wave port 做分析的工具以取得相關的 S 參數、場型分佈，之後再使 用 Agilent ADSTM 做電路的模擬得到所需的參數，最後將所有得到的 數據用 Matlab 數學工具軟體做整理完成所要的結果。1.3
內容提要
內容提要
內容提要
內容提要
本報告內容係研究 CMOS 製程下 Stripline 的波導特性，並設計 出 35 Ω、50 Ω、70Ω 特性阻抗及 50 Ω 終端 open 、short 、load 之所 需的尺寸。其中依研究設計的理念與發展過程，分為以下四個章節討 論與說明： 第一章是序論，簡要說明從事本論文研究的動機、相關的研究、 研究的方法以及本報告研究的內容。 第二章是夾心帶線介紹，說明傳輸線及線帶(Stripline)的結構和工 作原理。 第三章是夾心帶線的波導特性，對研究Stripline各種規格的S參 數、Zc、SWF、loss、Q、λg、R、L、G、C … …等做說明，並且觀 察各結構之E場(電場)、H場(磁場)及J電流分佈。 第四章是各阻抗的夾心帶線設計，依各種特性阻抗的需求設計該 需求的線帶尺寸。第五章是結論，為本研究之結論，對這整篇報告的研究做一個總 結以及對本報告未來可以應用的地方。
第二章
第二章
第二章
第二章
夾心帶線介紹
夾心帶線介紹
夾心帶線介紹
夾心帶線介紹
2.1
夾心帶線結構
夾心帶線結構
夾心帶線結構
夾心帶線結構
夾心帶線(Stripline, 線帶)，是 20 世紀 50 年代的 R.Barrett 所發 明，在真空儀器實驗室 (Airborne Instruments Labs, Long Island New York)製造出夾心帶線的結構，而當時的其他人使用 ”Tri-plate” 這個 名子，至今 Stripline 已經可以用印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB) 、 積 體 電 路 (Integrated Circuit, IC) 或 低 溫 共 燒 多 層 陶 瓷 (Low-Temperature Cofired Ceramics, LTCC)等製程來製作。夾心帶線是一種平面式的傳輸線，和微帶線傳輸線大致相同，唯 一差別在三明治夾層結構，用照相蝕刻方式就可以做，也容易與其他 微波電路連接而且積體化。因為夾心帶線有兩個導體(上下接地的金 屬板電位相同，視為同一個導體)，又稱為均勻介質結構(圖 2-1)，所 以可有 TEM 波，也是電路運作時的波模。但是其結構很接近平行導 電板，所以也會有 TE 與 TM 的高階模；當然，在使用時應該盡量避 免這些波模的產生。直覺上，可將夾心帶線想成是內金屬被壓成平板 的同軸電纜線，因為兩者的中心導體均完全被外導體包圍，且兩導體 之間填滿介質。
圖 2-1 夾心帶線結構 圖 2-1 的中心導體 A 為信號線向三明治一樣被接地導體面 B 和 D 夾在中間，這結構由介質 C 來支撐起來，而信號線 A 被緊緊包在介 質 C 裡面。
2.2
夾心帶線的特性阻抗
夾心帶線的特性阻抗
夾心帶線的特性阻抗
夾心帶線的特性阻抗
一般上下對稱的夾心帶線中間的信號線與上下兩接地面的距離 相同且三者平行，介質是均勻分布(圖 2-2)，而它和微帶線一樣在金屬 厚度 t 不變的情況下，信號線的寬度 W 越寬則特性阻抗越小。 圖 2-2 均勻對稱夾心帶線其特性阻抗公式為 其中 令 t = 0 時，則 W’ = W，且在 W’ / h < 20 時表示關係誤差小於 0.5 %。影響的參數有信號線寬 W、金屬厚度 t、介質厚度 h，我們必 須將它化簡為只有受參數 t 和參數 h 影響，為下式： t/h < 0.2, W/t > 2.5, W/h > 0.2
綜合前面的特性阻抗公式 其中
2.3
其他型態的夾心帶線
其他型態的夾心帶線
其他型態的夾心帶線
其他型態的夾心帶線
除了之前介紹的均勻對稱的夾心帶線，其他還有平移(offset)、懸 掛(suspended)等夾心帶線。平移式的夾心帶線信號線到兩接地面的距 離不一樣(圖 2-3)，因為所有的場必須在相同的介電性，所以有效介電 常數等於有關介電常數被選擇的非導電性材料。 圖 2-3 平移式夾心帶線懸掛的夾心帶線介質和接地面間有空氣(圖 2-4)，故為不均勻介 質，計算有效介電常數時，要考慮空氣的部份，會使有效介電係數趨 近於 1。
第三章
第三章
第三章
第三章
夾心帶線的波導特性
夾心帶線的波導特性
夾心帶線的波導特性
夾心帶線的波導特性
3.1
由
由 CMOS
由
由
CMOS
CMOS
CMOS 製程之夾心帶線
製程之夾心帶線
製程之夾心帶線
製程之夾心帶線
CMOS 製程結構由六層金屬層(M1 ~ M6)、SUB、ILD 和 PASS 所 構成(圖 3-1)，而本研究之夾心線帶之操作頻段為 1 ~ 60 GHz，分別用 L = 1500 µm (1 ~ 20 GHz)、L = 500 µm (21 ~ 40 GHz)、L = 1000µm (41~60GHz)這三段頻段的長度分別作分析，並適當改變 Ground 使其 分佈在 M1 ~ M4 層(令一個 Ground 為 M6)，夾心帶線(圖 3-2)的信號 線為兩金屬層之間每一層改變，線寬 W 由 0.3 µm~ 15 µm 去做改變， 以探討其波導特性。 圖 3-1(a) CMOS 結構示意圖
圖 3-1(b) CMOS 結構側面圖 1 (結構材質參數值)
3.2
3.2
3.2
3.2 操作頻段
操作頻段
操作頻段
操作頻段 1 ~ 20 GHz
1 ~ 20 GHz
1 ~ 20 GHz
1 ~ 20 GHz
SL(6.4.2) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency R e( Z c) W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性 SL(6.4.2) 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency SW F W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性SL(6.4.2) 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency L o ss /λ g W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB) /λg 波導特性 SL(6.4.2) 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency λ g W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性
SL(6.4.2) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency Q _ fa ct o r W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性 SL(6.4.2) 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency R W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/m)波導特性
SL(6.4.2) 0 100 200 300 400 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency L W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(g) SL(6,4,2)之 L(nH/m)波導特性 SL(6.4.2) 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 frequency C W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-3(h) SL(6,4,2)之 C(pF/m)波導特性 圖 3-3 (a)~(h)為全波模擬的各項波導特性
Frequency = 10GHz W（um） SL(6.2.1) SL(6.3.1) SL(6.3.2) SL(6.4.1) SL(6.4.2) SL(6.4.3) SL(6.5.1) SL(6.5.2) SL(6.5.3) SL(6.5.4) 1.5 24.2980 52.3758 56.3500 71.8972 61.0508 50.6583 61.2350 40.4508 58.0311 47.4045 4.5 26.7822 20.3463 27.5098 19.9362 34.4132 26.4322 15.5089 27.2677 16.4441 11.7692 7.5 11.2703 24.1395 10.7378 16.3902 21.3255 9.9898 13.3516 12.0432 10.3617 8.2022 10.5 9.2462 13.7126 8.9566 15.3048 12.6760 8.3347 9.9948 9.1923 8.6508 7.0243 13.5 8.3813 12.1835 8.1517 11.9781 11.0284 7.5142 8.3496 8.0353 7.0322 6.0952 表一. 在頻率 10GHz 下各個結構的特性阻抗值
3.3
3.3
3.3
3.3 操作頻段
操作頻段
操作頻段
操作頻段 22221111 ~ 40 GHz
~ 40 GHz
~ 40 GHz
~ 40 GHz
SL(6.4.2) 0 10 20 30 40 50 60 70 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency R e( Z c) W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性 SL(6.4.2) 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency S W F W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性SL(6.4.2) 0 5 10 15 20 25 30 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency L o ss /λ g W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB)/λg 波導特性 SL(6.4.2) 0 1 2 3 4 5 6 7 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency λ g W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性
SL(6.4.2) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency Q _ fa ct o r W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性 SL(6.4.2) 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency R W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/m)波導特性
SL(6.4.2) 0 100 200 300 400 500 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency L W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(g) SL(6,4,2)之 L(nH/m)波導特性 SL(6.4.2) 0 100 200 300 400 500 600 700 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 frequency C W= 1.5μm W= 4.5μm W= 7.5μm W= 10.5μm W= 13.5μm 圖 3-4(h) SL(6,4,2)之 C(pF/m)波導特性 圖 3-4(a)~(h)為全波模擬的各項波導特性
Frequency = 30GHz W（um） SL(6.2.1) SL(6.3.1) SL(6.3.2) SL(6.4.1) SL(6.4.2) SL(6.4.3) SL(6.5.1) SL(6.5.2) SL(6.5.3) SL(6.5.4) 1.5 46.0253 60.1947 42.3947 61.2692 56.5817 43.1701 49.1161 47.9515 42.5737 36.4302 4.5 22.0215 35.1974 20.1290 32.8446 31.2448 17.3365 24.0921 23.8926 21.7561 15.2425 7.5 22.0215 21.9223 12.0211 20.6341 18.0195 11.4098 10.3139 8.2163 8.0191 5.3790 10.5 10.7182 16.6343 6.7805 17.3380 14.4281 7.4133 8.3327 8.6020 6.6795 5.3668 13.5 6.1972 10.4785 6.1211 14.2930 11.8946 5.3581 6.5104 6.3491 5.8205 4.3571 表二. 在頻率 30GHz 下各個結構的特性阻抗值
3.4
3.4
3.4
3.4 操作頻段
操作頻段
操作頻段
操作頻段 44441111 ~ 60 GHz
~ 60 GHz
~ 60 GHz
~ 60 GHz
40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Re(Zc) (ohm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µmSL(6.4.2)
圖 3-5(a) SL(6,4,2)之 Re(Zc)(ohm)波導特性 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 2 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 SWF W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µmSL(6.4.2)
圖 3-5(b) SL(6,4,2)之 SWF 波導特性40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 loss (dB/λg) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µm
SL(6.4.2)
圖 3-5(c) SL(6,4,2)之 Loss(dB)/ λg 波導特性 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 λg (mm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µmSL(6.4.2)
圖 3-5(d) SL(6,4,2)之λg(mm)波導特性40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Q W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µm
SL(6.4.2)
圖 3-5(e) SL(6,4,2)之 Q 波導特性 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 0 10 20 30 40 50 60 70 R (ohm/mm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µmSL(6.4.2)
圖 3-5(f) SL(6,4,2)之 R(ohm/mm)波導特性40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 L (nH/mm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µm
SL(6.4.2)
圖 3-5(g) SL(6,4,2)之 L(nH/mm)波導特性 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 G (ms/mm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µmSL(6.4.2)
圖 3-5(h) SL(6,4,2)之 G(mS/mm)波導特性40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Freq(GHz) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 C (pF/mm) W=1.5 µm W=4.5 µm W=7.5 µm W=10.5 µm W=13.5 µm
SL(6.4.2)
圖 3-5(i) SL(6,4,2)之 C(pF/mm)波導特性 圖 3-5 (a)~(i)為全波模擬的各項波導特性 Frequency = 50GHz W（um） SL(6.2.1) SL(6.3.1) SL(6.3.2) SL(6.4.1) SL(6.4.2) SL(6.4.3) SL(6.5.1) SL(6.5.2) SL(6.5.3) SL(6.5.4) 1.5 40.0228 58.1435 41.9451 57.8606 50.7581 40.4349 45.8781 44.2345 42.3596 34.3126 4.5 20.8749 32.9592 20.8780 36.3572 25.1924 15.2699 17.8805 17.6733 16.2028 11.9909 7.5 12.6690 21.3312 9.34758 24.2449 18.5192 11.0204 12.6607 10.3683 12.1648 6.0723 10.5 8.0904 17.9368 7.2410 17.4206 14.5241 6.6649 8.7537 8.3038 6.8764 5.3486 13.5 6.8588 11.8664 6.3123 12.7021 10.4165 5.9503 7.6817 6.9636 6.3695 4.3996 表三. 在頻率 50GHz 下各個結構的特性阻抗值3.5
3.5
3.5
3.5 E
E
E
E、
、
、
、H
H
H、
H
、JJJJ 場形圖
、
、
場形圖
場形圖
場形圖 (SL(6.4.2)
(SL(6.4.2)
(SL(6.4.2) 44441111 ~ 60 GHz
(SL(6.4.2)
~ 60 GHz
~ 60 GHz
~ 60 GHz))))
圖 3-6(a) 面電場強度分布圖(M2 與 M4 間，W=1.5 µm) 圖 3-6(b)截面電場分布圖(W=1.5 µm)
圖 3-6(c)截面電場分布圖(W=7.5 µm)
圖 3-6(e)截面磁場分布圖(W=1.5 µm)
圖 3-6(g)截面磁場分布圖(W=13.5 µm)
圖 3-6(i) Ground M2 表面電流分布圖(W=4.5 µm)
圖 3-6(k) Ground M2 表面電流分布圖(W=10.5 µm)
第四章
第四章
第四章
第四章
各阻抗的夾心帶線設計
各阻抗的夾心帶線設計
各阻抗的夾心帶線設計
各阻抗的夾心帶線設計
4.1
設計
設計 35Ω
設計
設計
Ω
Ω
Ω、
、
、50Ω
、
Ω與
Ω
Ω
與
與 70Ω
與
Ω
Ω
Ω特性阻抗之夾心線帶
特性阻抗之夾心線帶
特性阻抗之夾心線帶
特性阻抗之夾心線帶
name Freq(GHz) W（um）
SL(6.4.1) 1 10.5 SL(6.4.2) 9 4.5 35Ω SL(6.4.3) 4 4.5 SL(6.3.2) 15 1.5 SL(6.5.2) 6 1.5 SL(6.5.3) 17 1.5 50Ω SL(6.5.3) 18 1.5 70Ω SL(6.4.1) 11 1.5 表四. 在頻率 1~20GHz 中，35Ω、50Ω與 70Ω特性阻抗的分佈
name Freq(GHz) W（um）
SL(6.3.1) 32 4.5 35Ω SL(6.5.4) 37 1.5 SL(6.5.1) 25 1.5 SL(6.5.1) 26 1.5 SL(6.5.2) 22 1.5 50Ω SL(6.5.2) 23 1.5 表五. 在頻率 21~40GHz 中，35Ω與 50Ω特性阻抗的分佈
name Freq(GHz) W（um）
35Ω SL(6.5.4) 43 1.5
50Ω SL(6.4.2) 60 1.5
第五
第五
第五
第五章
章
章
章
結論
結論
結論
結論
Stripline 是一種平面式的傳輸線，和微帶線傳輸線大致相同，唯 一差別在三明治夾層結構，比微帶線可以做更多的排列組合結構，以 調出我們所需的特性阻抗。另外，因為 Stripline 的信號線被緊緊包在 介質裡，信號線上下都有接地面，所以和微帶線相較之下，Stripline 受到外接的干擾較小，隔離度比較高。 現在設計電路主要趨向體積小且高效能，在高頻中剛好可以符合 這樣需求，而設計高頻電路已經廣泛的使用 CMOS IC 的製程技術， 因此在這次作業中模擬頻段選用 1~ 60GHz，相信其波導特性結果在 日後可以有更一進步的研究。參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻
[1] D.M. Pozar, Microwave Engineering, 3nd ed.
[2] William R. Eisentadt and Yungseon Eo, “S-Parameter-Based IC Interconnect Transmission Line Characterization,” IEEE Trans.on components, hybrids, and
manufacturing technology, vol. 15, No. 4, pp. 483-489, AUG. 1992 [3] http://www.microwaves101.com/encyclopedia/stripline.cfm
