基于半模基片集成波导的高速数据传输系统

提出了基于半模基片集成波导(HMSIW)互连的高速数据传输系统,并实现了单通道7.5Gbps的高速数字信号传输。对传统SIW互连传输系统进行了改进,设计加工了新型HMSIW波导互连,替换传统SIW波导互连,使得信道传输带宽和系统传输速率显著提高。在相同主模截止频率条件下,HMSIW的工作带宽为SIW的两倍,而其宽度尺寸仅为SIW的一半。仿真与实测结果显示论文提出的HMSIW互连传输系统与文献提出的传统SIW互连传输系统相比,前者的最高传输速率是后者的1.5倍。

基于基片集成波导互连的16进制正交振幅调制高速传输系统

为了进一步提高数据的传输速率,采用16进制的正交振幅调制（16QAM）方式,设计实现了一种新颖的基于基片集成波导互连的高速数据传输系统.基片集成波导经设计加工和测试,其带宽为14-28GHz,通带内插损约为0.5dB;16QAM互连系统经先进系统设计（ADS）软件仿真验证,得到了清晰的眼图及星座图,最大传输速率可达到20Gb/s,是传统基片集成波导（SIW）互连系统的数据传输速率的4倍.因此,采用16QAM的SIW高速互连系统与传统的采用载波调制方式的SIW互连系统相比,可显著增加SIW的频带利用率,进而提高系统的数据传输速率.

基于慢波半模基片集成波导的紧凑型平衡滤波器设计

本文基于慢波半模基片集成波导(Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW)结构,设计了一款紧凑型平衡滤波器.该滤波器由金属盲孔阵列加载的SW-HMSIW多模谐振腔、两对间距0.5λ_(g)的差分馈电线(λ_(g)为滤波器中心频率处的波长)组成.该平衡滤波器由于利用了HMSIW多模谐振腔的不同模式,TE_(102)^(SW)和TE_(106)^(SW)两个模式工作在共模(Common Mode,CM)状态,而TE_(103)^(SW),TE_(104)^(SW),TE_(105)^(SW)这3个模式工作在差模(Differential Mode,DM)状态;因此该滤波器相较于已发表文献中的SIW平衡滤波器,具有更宽的工作带宽.进一步,慢波结构的引入实现了对HMSIW多模谐振腔不同模式谐振频率的调控,明显降低了谐振腔的纵向及横向尺寸,实现了滤波器的紧凑化设计.本文提出的滤波器,其总尺寸为1.86λ_(g)×0.34λ_(g),-3 dB DM工作相对带宽可达32%,-20 dB CM抑制相对带宽可达23%.与同类HMSIW平衡滤波器相比,本文提出的SW-HMSIW平衡滤波器的电路面积减小了约42%.

集成电路碳纳米管互连建模与特性研究

近年来,基于碳基材料的纳米尺度互连方案得到了人们的广泛关注,为下一代集成电路的互连技术提供了一种全新的解决途径.基于国内外在碳纳米互连建模和特性研究方面的进展,并结合本课题组取得的相关成果,对集成电路碳纳米管互连的等效电路建模、时延特性以及热特性进行了系统的分析,并与传统铜互连进行了全面比较.最后对具有实用前景的碳纳米异质互连技术进行了简要介绍和展望.

一种基于片上测试系统的AlGaN/GaN HEMT器件大信号建模方法

AlGaN/GaN材料是目前最吸引人的半导体材料之一。AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件的建模方法主要基于传统的GaAs FET模型分析方法,未考虑材料本身的新特性。通过使用片上测试系统,结合数值分析方法,提出了一种AlGaN/GaN HEMT器件的大信号模型,该模型中的寄生参数值可通过特殊测试结构和数值优化方法获得,模型中的直流参数可以通过改进传统STATZ直流模型获得,改进后模型的直流参数随着栅-源电压的变化而变化,比传统STATZ模型准确度提高了约10%。实验测量结果表明,在0.1-40GHz的频率范围内,模型参数提取结果与器件测量结果吻合良好。

一种抑制同步开关噪声的电磁带隙结构微带线互连

提出了一种在信号线上刻蚀电磁带隙(EBG)结构的微带线互连结构及其设计方法.该互连具有良好的通带传输特性和阻带抑制特性,所以能够抑制同步开关噪声(SSN),保证信号的完整性.该EBG微带线互连采用印制电路板(PCB)工艺进行了加工,S参数的仿真与测试结果具有良好的一致性,表明该互连可以有效抑制同步开关噪声.另外,将该EBG微带线互连与在接地板上刻蚀相同尺寸的EBG的微带线互连做了对比,散射参数和时域波形的分析结果表明,提出的EBG微带线互连具有更强的SSN抑制能力和更好的信号完整性.

基于有机苉一维纳米导线电荷传输性质温度效应的理论研究

随着近代有机电子器件的快速发展,其优越的性能为人类社会发展提供无限的潜能。但是,有机电子器件的应用暴露了其本身工作性能慢、寿命短的问题,解决问题的关键就需要我们进一步对有机半导体材料做更深一步的研究。本文利用密度泛函理论,研究了温度效应对有机苉一维纳米导线的电荷传输性质的影响。研究结果表明,有机苉一维纳米导线的电荷传输性质在低于65K温度下,呈现与温度无关的核隧穿性质,65K以上则遵循随温度升高而降低的典型带状传输机制。

基于坐标平面旋转的比幅测角方法

雷达信号处理主要目的是实现对目标角度的跟踪,伺服系统根据角误差驱动并调整天线方向,因此角误差的计算直接决定了跟踪速度。本文提出了一种基于坐标平面旋转的比幅测角方法,在误差允许的范围内,进行多次坐标旋转简化运算同时给出角误差符号位,经流水级除法器计算,在200M工作频率下所提方法的整个测角过程仅需105 ns即可得到角误差结果。在SMIC 0.13μm CMOS工艺下对两种方法设计电路进行流片测试,结果表明所提方法与基于求模算法的比幅测角方法相比,降低功耗62%,面积减少27.5%,性能表现更优,验证了该方法的有效性。

基于WLP-FDTD的带隙电源地平面噪声时域分析

针对带隙电源地平面的噪声传播问题,提出一种基于加权拉盖尔多项式-时域有限差分(WLP-FDTD)方法.该方法首先将带隙电源地平面分为2部分:一部分为完整电源地平面;另一部分为带隙结构.然后建立完整电源地平面的等效电路模型以及带隙的耦合电路模型.最后对等效电路建立电压电流方程,并采用WLP-FDTD算法求解.计算结果表明,提出的基于WLP-FDTD的电源地平面噪声时域分析方法,相比于传统FDTD方法,在精度不变的同时计算效率显著提高,适合精确快速分析高速电路的电源完整性.

基于WLP-FDTD方法的传输线瞬态分析与计算

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法(WLP-FDTD)对高速电路中非均匀传输线进行瞬态分析和计算.根据传输线等效电路模型的电报方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,并利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的解.与传统的时域有限差分方法(FDTD)相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在对传输线离散段数较多时,具有较高的计算速率.仿真结果表明在传输线的分析中采用WLPFDTD比FDTD的效率更高,最后开发了基于WLP-FDTD多根传输线的仿真软件.

一种新型混合型超宽带EBG结构

针对当前电磁带隙(EBG)结构存在下截止频率高、阻带范围小与抑制程度差等问题,提出了一种结合L型EBG与Meander型EBG的混合型电磁带隙结构。将所提结构应用在电源分配网络(PDN)的电源层,同时保持地层的完整性,构建新型电源/地层结构。以抑制深度-30 d B作为参考标准,所提EBG结构阻带带宽可以达到270 MHz^30 GHz以上,与传统的EBG结构相比,能够实现更宽的抑制范围。仿真与实验结果表明所提结构在电源/地层间噪声抑制方面改善明显,验证了所提结构的有效性。此外,本文还研究了单根和差分信号线下的信号传输特性。结果表明,当采用差分线时,该结构在保持良好的SSN抑制性能的同时能够实现较好的信号完整性。

基于WLP-FDTD的电源地网络时域快速分析方法

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法(WLP-FDTD)求解电源配送网络中电源地平面的瞬态响应过程。将电源地平面等效为二维电路模型,计算该模型在时域中的方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的求解。与传统的时域有限差分方法(FDTD)相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在计算电源地平面剖分网格数较多时,具有较高的计算速率。仿真结果表明在电源地平面的分析中采用二维WLP-FDTD比FDTD的效率更高。

一种新型的双L型基片集成同轴互连阵列

基片集成同轴线（Substrate Integrated Coaxial Line,SICL）是一种由基板上下导体板、内导体和金属化过孔阵列构成的集成波导结构,具有低损耗、宽频带、抗干扰、易于集成等优点。本文在基片集成同轴线的基础上提出了一种新型的双L型基片集成同轴互连阵列结构。首先通过仿真将它与传统的微带线和带状线进行了对比,结果表明该结构在损耗、反射以及隔离度方面均表现出优良的特性。然后采用低温共烧陶瓷（LTCC）工艺实现该结构,并通过实验测试了该样品的S参数、隔离性能、眼图及误码率。实验结果表明,在1~40GHz的频率范围内,双L型基片集成同轴互连阵列的耦合度在-40 d B以下,传输速率可达到30 Gbps,具有高速数据传输能力。

基于LTCC工艺的高速基片集成同轴互连阵列

基片集成同轴线是一种由基板上下导体板、内导体和金属化过孔阵列构成的集成波导结构,具有低损耗,宽频带,抗干扰,易于集成等优点。在基片集成同轴线的基础上,一种新型的多通道并行传输的基片集成同轴互连阵列结构被提出。该阵列结构通过相邻通道之间共用外导体的方式提高了互连的集成度,同时保持了良好的抗串扰特性。该互连阵列结构采用低温共烧陶瓷工艺(LTCC)加工实现,并应用了一种与之相匹配的共面波导转接结构。经过测试,基片集成同轴互连阵列结构中单个通道的带宽可以实现从直流到40GHz,单通道传输速率可以达到30Gbps,相应的十五通道互连阵列的总传输速率达到450Gbps。在PRBS序列周期为27-1的测试条件下,误码率小于10-12。