CN109524214B - 螺旋电感去嵌入的开路结构及其去嵌入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺旋电感去嵌入的开路结构，涉及射频器件结构，包括：由电感螺旋绕线部、第一电感引线端子、第二电感引线端子，以及连接第一电感引线端子的引脚和连接第二电感引线端子的引脚构成的螺旋电感，且电感螺旋绕线部在中间断开，环绕螺旋电感设置的第一接地环，以及环绕第一接地环设置的第二接地环；以得到准确的螺旋电感特性，以提高电路仿真的准确性。

Description

螺旋电感去嵌入的开路结构及其去嵌入方法

技术领域

本发明涉及射频器件结构，尤其涉及一种螺旋电感去嵌入的开路结构及其去嵌入方法。

背景技术

在射频器件结构中，需要准确的螺旋电感特性，以提高电路仿真的准确性。

然而，目前常通过一螺旋电感去嵌入的开路结构得到电感特性，但现有的螺旋电感去嵌入的开路结构，由于螺旋部分对接地环的寄生电容没有被扣除，从而导致去嵌入不完全，而没有得到准确的电感特性，所以导致自谐振频率偏低，经常会出现用电磁场仿真软件仿真电感时，自谐振频率偏差较大的情况。尤其出现在电磁场仿真软件中只仿真纯粹的电感，即不带接地环的情况。

因此，急需一种螺旋电感去嵌入的开路结构及相应的螺旋电感去嵌入方法，以获得螺旋电感的准确的特性，提高电路仿真的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋电感去嵌入的开路结构，以获得螺旋电感的准确的特性，提高电路仿真的准确性。

本发明提供的螺旋电感去嵌入的开路结构，包括：螺旋电感，包括位于衬底上的电感螺旋绕线部、第一电感引线端子、第二电感引线端子，以及连接所述第一电感引线端子的引脚和连接所述第二电感引线端子的引脚，且所述电感螺旋绕线部在中间断开；第一接地环，所述第一接地环包括第一绕线部、第一引脚和第二引脚，所述第一引脚和所述第二引脚分别连接所述第一绕线部的两端，所述第一接地环还包括第二绕线部、第三引脚和第四引脚，所述第三引脚和所述第四引脚分别连接所述第二绕线部的两端，且所述第一引脚与所述第三引脚连接，所述第二引脚与所述第四引脚连接，且所述第一接地环环绕所述螺旋电感设置；以及第二接地环，所述第二接地环包括第三绕线部、第五引脚和第六引脚，所述第五引脚和所述第六引脚分别连接所述第三绕线部的两端，所述第二接地环还包括第四绕线部、第七引脚和第八引脚，所述第七引脚和所述第八引脚分别连接所述第四绕线部的两端，且所述第五引脚与所述第七引脚连接，所述第六引脚与所述第八引脚连接，且所述第二接地环环绕所述第一接地环设置。

更进一步的，所述电感螺旋绕线部在中间断开的点构成断开点，所述断开点与所述第一电感引线端子之间的螺旋绕线的线长等于所述断开点与所述第二电感引线端子之间的螺旋绕线的线长。

更进一步的，所述电感螺旋绕线部的内环绕线与所述第一绕线部之间的最短距离与所述内环绕线与所述第二绕线部之间的最短距离相等，等于d1；所述内环绕线与所述第三绕线部之间的最短距离与所述内环绕线与所述第四绕线部之间的最短距离相等，等于d2，且d2＝2d1，其中所述内环绕线为所述电感螺旋绕线部的内侧一圈绕线。

更进一步的，所述第一引脚与所述第三引脚通过盲孔连接，所述第二引脚与所述第四引脚通过盲孔连接。

更进一步的，所述第五引脚与所述第七引脚通过盲孔连接，所述第六引脚与所述第八引脚通过盲孔连接。

更进一步的，还提供一种螺旋电感去嵌入的开路结构的去嵌入方法，包括：执行第一步，Yspiral–Yopen_traditional；执行第二步，Yd2–Yd1；执行第三步，(Yspiral–Yopen_traditional)–(Yd2–Yd1)；以及执行第四步，在第三步的基础上对开路结构进行去嵌入。其中，Yspiral表示螺旋电感本身的Y参数；Yopen_traditional表示采用现有技术的开路结构的Y参数；Yd2表示包括螺旋电感与第二接地环的Y参数；Yd1表示包括螺旋电感与第一接地环的Y参数

本发明提供的螺旋电感去嵌入的开路结构，通过增加第二接地环，以及将螺旋电感的电感螺旋绕线部在中间断开，以获得螺旋电感的准确的特性，提高电路仿真的准确性。

附图说明

图1为一螺旋电感示意图。

图2为现有技术的螺旋电感去嵌入的开路结构示意图。

图3为本发明一实施例的螺旋电感去嵌入的开路结构示意图。

图4为本发明的螺旋电感进行去嵌入的结果与电磁场仿真软件仿真的对比图。

图中主要元件附图标记说明如下：

130、第一接地环；112、断开点；111、内环绕线；140、第二接地环；141、第三绕线部；143、第五引脚；146、第八引脚；142、第四绕线部；145、第七引脚；144、第六引脚。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为一螺旋电感示意图。如图1所示，螺旋电感包括位于衬底上的电感螺旋绕线部110、第一电感引线端子121、第二电感引线端子122，以及连接第一电感引线端子121的引脚123和连接第二电感引线端子122的引脚124。衬底上还包括接地环，接地环包括第一绕线部131、第一引脚133和第二引脚134，第一引脚133和第二引脚134分别连接第一绕线部131的两端；接地环还包括第二绕线部132、第三引脚135和第四引脚136，第三引脚135和第四引脚136分别连接第二绕线部132的两端，且其中第一引脚133与第三引脚135连接，第二引脚134与第四引脚136连接，以使第一绕线部131、第一引脚133、第二引脚134、第二绕线部132、第三引脚135和第四引脚136共同构成接地环。

为了得到螺旋电感特性，请参阅图2，图2为现有技术的螺旋电感去嵌入的开路结构示意图，如图2所示的开路结构，将螺旋电感的电感螺旋绕线部110去掉，仅保留第一电感引线端子121、第二电感引线端子122，以及连接第一电感引线端子121的引脚123和连接第二电感引线端子122的引脚124。这种开路结构包括了引线端子对接地环和衬底的寄生电容，而且不同器件设计者对于电感螺旋绕线部与接地环的距离会不同。这部分寄生电容在实际电路应用中是很小的。因为实际电路的接地环是对整个电路的，所以往往距离电感会比较远。另外，在现有的开路结构中，由于电感螺旋绕线部对接地环的寄生电容没有被扣除，所以导致自谐振频率偏低，所以经常会出现用电磁场仿真软件仿真电感时，自谐振频率偏差较大的情况。这就是由于数据没有被完全去嵌入。尤其出现在电磁场仿真软件中只仿真纯粹的不带接地环的电感的情况。

在本发明一实施例中，在于提供一种更准确的用于螺旋电感去嵌入的开路结构。请参阅图3，图3为本发明一实施例的螺旋电感去嵌入的开路结构示意图，如图3所示的开路结构，仍保留图1中的电感螺旋绕线部110，但是要在电感螺旋绕线部110的中间断开，在中间断开的点构成如图3所示的断开点112，即使电感螺旋绕线部110在断开点112断开，其中断开点112与第一电感引线端子121之间的螺旋绕线的线长等于断开点112与第二电感引线端子122之间的螺旋绕线的线长；如图3a所示，接地环包括第一接地环130，类似图1，第一接地环130包括第一绕线部131、第一引脚133和第二引脚134，第一引脚133和第二引脚134分别连接第一绕线部131的两端；第一接地环130还包括第二绕线部132、第三引脚135和第四引脚136，第三引脚135和第四引脚136分别连接第二绕线部132的两端，且其中第一引脚133与第三引脚135连接，第二引脚134与第四引脚136连接，以使第一绕线部131、第一引脚133、第二引脚134、第二绕线部132、第三引脚135和第四引脚136共同构成第一接地环，第一接地环130环绕螺旋电感设置；如图3b所示，接地环还包括第二接地环140，类似第一接地环130，第二接地环140包括第三绕线部141、第五引脚143和第六引脚144，第五引脚143和第六引脚144分别连接第三绕线部141的两端；第二接地环140还包括第四绕线部142、第七引脚145和第八引脚146，第七引脚145和第八引脚146分别连接第四绕线部142的两端，且其中第五引脚143与第七引脚145连接，第六引脚144与第八引脚146连接，以使第三绕线部141、第五引脚143、第六引脚144、第四绕线部142、第七引脚145和第八引脚146共同构成第二接地环，第二接地环140环绕第一接地环130设置。

在本发明一实施例中，第一引脚133与第三引脚135通过盲孔连接，第二引脚134与第四引脚136通过盲孔连接。在本发明一实施例中，第五引脚143与第七引脚145通过盲孔连接，第六引脚144与第八引脚146通过盲孔连接。

更进一步的，本实施例的螺旋电感去嵌入的开路结构包括了电感螺旋绕线部110对接地环的寄生电容，又包括了对衬底的寄生电容。对衬底的寄生电容在实际电路中是存在的，不应该扣除掉。对接地环的寄生电容由于实际电路中电感距离接地环的距离较远，所以应该扣除掉。而为了保留电感螺旋绕线部110对衬底的寄生电容，如图3所示，电感螺旋绕线部110的内环绕线111，即电感螺旋绕线部110的内侧一圈绕线，且如图3a所示内环绕线111与第一绕线部131之间的最短距离与内环绕线111与第二绕线部132之间的最短距离相等，等于d1，如图3b所示内环绕线111与第三绕线部141之间的最短距离与内环绕线111与第四绕线部142之间的最短距离相等，等于d2，且d2＝2d1。如图3a所示，内环绕线111与第一绕线部131之间的最短距离为内环绕线111与第一绕线部131之间的垂直距离，内环绕线111与第二绕线部132之间的最短距离为内环绕线111与第二绕线部132之间的垂直距离。如图3b所示，内环绕线111与第三绕线部141之间的最短距离为内环绕线111与第三绕线部141之间的垂直距离，内环绕线111与第四绕线部142之间的最短距离为内环绕线111与第四绕线部142之间的垂直距离，也即设计了电感螺旋绕线部110内环绕线与第二绕线环的最短距离d2等于两倍的内环绕线与第一绕线环的最短距离d1。用图3b的电容减去图3a的电容，得到的就是电感螺旋绕线部110对接地环的电容。同时图3b的电容减去图3a的电容也把电感抽头之间的耦合电容去除掉了，避免了出现过度扣除电感抽头之间耦合电容的情况。

基于图3的螺旋电感去嵌入的开路结构及其原理，本发明进一步还提供一种螺旋电感去嵌入方法，该方法包括：

执行第一步，Yspiral–Yopen_traditional；

执行第二步，Yd2–Yd1；

执行第三步，(Yspiral–Yopen_traditional)–(Yd2–Yd1)；以及

执行第四步，在第三步的基础上对开路结构进行去嵌入。

其中，Yspiral表示螺旋电感本身的Y参数；Yopen_traditional表示采用现有技术的开路结构的Y参数；Yd2表示图3b的Y参数，即包括螺旋电感与第二接地环的Y参数；Yd1表示图3a的Y参数，即包括螺旋电感与第一接地环的Y参数。

进一步的，请参阅图4，图4为本发明的螺旋电感进行去嵌入的结果与电磁场仿真软件仿真的对比图。如图4所示，圆点表示螺旋电感进行去嵌入的结果，线条表示电磁场仿真软件的仿真结果，其中仿真是只对电感螺旋绕线部的，不包括接地环，及纯粹的螺旋电感本身的部分。如图4所示，发现本发明的开路结构及去嵌入方法与电磁场仿真软件吻合的很好，也即本发明的开路结构能够获得电感的准确的特性，包括电感值，品质因数和自谐振频率值，这对于当前5G应用大背景下小电感(<200pH)的设计和去嵌入有很重要的意义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种螺旋电感去嵌入的开路结构，其特征在于，包括：

螺旋电感，包括位于衬底上的电感螺旋绕线部、第一电感引线端子、第二电感引线端子，以及连接所述第一电感引线端子的引脚和连接所述第二电感引线端子的引脚，且所述电感螺旋绕线部在中间断开；

第一接地环，所述第一接地环包括第一绕线部、第一引脚和第二引脚，所述第一引脚和所述第二引脚分别连接所述第一绕线部的两端，所述第一接地环还包括第二绕线部、第三引脚和第四引脚，所述第三引脚和所述第四引脚分别连接所述第二绕线部的两端，且所述第一引脚与所述第三引脚连接，所述第二引脚与所述第四引脚连接，且所述第一接地环环绕所述螺旋电感设置；以及

第二接地环，所述第二接地环包括第三绕线部、第五引脚和第六引脚，所述第五引脚和所述第六引脚分别连接所述第三绕线部的两端，所述第二接地环还包括第四绕线部、第七引脚和第八引脚，所述第七引脚和所述第八引脚分别连接所述第四绕线部的两端，且所述第五引脚与所述第七引脚连接，所述第六引脚与所述第八引脚连接，且所述第二接地环环绕所述第一接地环设置。

2.根据权利要求1所述的螺旋电感去嵌入的开路结构，其特征在于，所述电感螺旋绕线部在中间断开的点构成断开点，所述断开点与所述第一电感引线端子之间的螺旋绕线的线长等于所述断开点与所述第二电感引线端子之间的螺旋绕线的线长。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋电感去嵌入的开路结构，其特征在于，所述电感螺旋绕线部的内环绕线与所述第一绕线部之间的最短距离与所述内环绕线与所述第二绕线部之间的最短距离相等，等于d1；所述内环绕线与所述第三绕线部之间的最短距离与所述内环绕线与所述第四绕线部之间的最短距离相等，等于d2，且d2＝2d1，其中所述内环绕线为所述电感螺旋绕线部的内侧一圈绕线。

4.根据权利要求1所述的螺旋电感去嵌入的开路结构，其特征在于，所述第一引脚与所述第三引脚通过盲孔连接，所述第二引脚与所述第四引脚通过盲孔连接。

5.根据权利要求1所述的螺旋电感去嵌入的开路结构，其特征在于，所述第五引脚与所述第七引脚通过盲孔连接，所述第六引脚与所述第八引脚通过盲孔连接。

6.一种基于权利要求1所述的螺旋电感去嵌入的开路结构的去嵌入方法，其特征在于，包括：

执行第一步，Yspiral–Yopen_traditional；

执行第二步，Yd2–Yd1；

执行第三步，(Yspiral–Yopen_traditional)–(Yd2–Yd1)；以及

执行第四步，在第三步的基础上对开路结构进行去嵌入，

其中，Yspiral表示螺旋电感本身的Y参数；Yopen_traditional表示采用现有技术的开路结构的Y参数；Yd2表示包括螺旋电感与第二接地环的Y参数；Yd1表示包括螺旋电感与第一接地环的Y参数。

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