摘要：芯片与微电子系统是现代电子信息与智能技术的基础,芯片由集成电路(integrated circuits,IC)技术实现,而微电子系统则可由本文提出的集成系统(integrated systems,IS)技术实现.集成系统概念的提出参照了集成电路的思想,并基于以下4方面原因:首先,集成电路是手段,系统才是目的,单个集成电路往往不具备系统功能,需要与其他电路或元器件相结合才能构成系统.其次,标准硅基集成电路的摩尔定律已面临挑战.第三,微电子系统的前道芯片设计加工与后道封装集成逐步收敛.最后,目前的封装集成技术采取分立的实施步骤.集成系统研究如何将各种不同材料、不同工艺、不同结构的元器件、天线、集成电路芯片进行集成,实现所需功能和性能的微电子系统.集成系统的一个核心理念是能否像设计、加工集成电路一样设计、加工微电子系统.本文将介绍集成系统的背景、概念、特征、面临的挑战、需解决的关键科技问题,以及一些研究进展.

摘要：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%.

摘要：散热天线是一种兼具电磁辐射特性和散热性能的新型结构,可以实现天线和散热器的功能一体化,提高系统的集成度.本文针对无线通信集成系统的散热天线发展历史和技术现状进行了综述,分别分析了散热单天线和毫米波散热天线阵列的典型结构以及电热协同设计方法的特点,最后对散热天线技术的发展方向进行了展望.本文认为多性能的协同设计理论以及与先进制冷方式的巧妙融合等,在5G无线通信领域将具有广泛的应用前景.

摘要：本文提出了一种基于分形透射超表面的X波段小型化宽带高透射率平面透镜天线.单元设计依照天线-滤波-天线的设计思想,满足巴特沃斯响应,实现单元宽带和高透射率特性.利用分形和堆栈结构,进一步扩大天线带宽,同时实现单元小型化.基于上述设计思想,设计了两种同时具有小型化、宽带、高透射率特性的三层透射超表面单元,单元周期仅为4.5 mm(0.15λ_(0)).为验证单元特性,设计、仿真、加工、测试了基于两种设计单元的频率选择表面.仿真和测试结果表明,提出的两种频率选择表面带宽分别为40%和64%,与入射角在60°以内条件下的反射系数(S_(11))和透射系数(S21)的3 dB带宽对应.此外,为了实现透射相位在满足要求特性的尺寸可变范围内的相位360°覆盖,并进一步提高平面透镜天线效率,本文对第二种超表面结构进行改进,提出了一种基于七层透射超表面单元的平面透镜天线,并给出等效电路模型辅助验证.仿真结果表明,本文提出的平面透镜天线的法向最大增益为12.5 dBi,相比馈源高5.25 dB,且具有20%的相对带宽,口径效率高达78%,证明了该天线具有良好的辐射特性.

摘要：本文面向低轨卫星通信,研制了一款基于多层低温共烧陶瓷(Law Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)工艺的K波段四通道集成接收前端模块.该集成前端模块工作频段为17.7~20.2 GHz,腔体内集成了低噪声放大器、6位移相器、5位衰减器、串并转换器等MMIC芯片和多层陶瓷电容,功率合成器和低通滤波器等无源器件嵌入多层基板中,整体尺寸为28×28×1.35 mm3.每个通道的带内测试增益大于31.5 dB,噪声系数为1.7~1.9 dB,对28~30 GHz的发射频段具有大于61.5 dBc的抑制度,相位控制误差为4.7°,幅度控制误差为1 dB.该设计具有集成度高、增益高、抑制度高、噪声低等突出优点.

摘要：详细分析了RF集成电路硅衬底螺旋电感 (SIOS)的一种物理模型 ,该模型考虑了衬底效应。通过MATLAB仿真 ,得出了衬底损耗对螺旋电感品质因数Q的影响。在此基础上对金属线宽和线间距进行了严格的数值优化 ,实现了在设计要求不变的前提下螺旋电感Q的优化 ,并进一步推导出了最优化线圈宽度的近似解析式。采用优化结果进行设计 。

摘要：针对标准单元模式的超大规模集成电路布局问题,提出一种新的基于时延和功耗双重优化目标的布局算法.在以优化时延为目标函数的布局结果基础上,进一步降低芯片的功耗特性,并通过算法设计较好地解决了两者优化方向的一致性.通过标准单元测试电路的实验结果表明,该算法在时延及功耗优化方面综合性能良好.

摘要：针对版图设计阶段越来越严重的布线拥挤问题,提出了一种有效降低布线拥挤度的标准单元布局算法.它是在高质量线长优化布局之后对布线拥挤度进行单独优化.该算法使用一种新的改进的布线模型对芯片的布线情况进行估计,采用以线网为中心移动的优化方法解决局部区域内的布线拥挤问题.实验结果表明,该算法在使线网总长略微增加的同时使芯片的布线拥挤度问题得到了很好的解决.

摘要：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.

摘要：提出了一种用于高速差分线的新型宽带共模噪声滤波器,通过在差分信号线的参考地平面上刻蚀共面波导形式的1/4波长谐振器进行实现.建立了该结构的等效电路模型,分析结果与全波电磁仿真以及实验测量结果一致.结果表明,滤波器在3.96~8.26GHz频率范围内实现了20dB的共模噪声抑制,同时保证良好的差分信号传输特性.与已有设计相比,在尺寸、成本和性能上具有综合优势.