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研究生:吳易達
研究生(外文):Yi-Ta Wu
論文名稱:具功率檢測及偏壓控制雙頻(2.4/5.2GHz)功率放大器之研製
論文名稱(外文):The Study and Implementation of Dual-Band (2.4 GHz / 5.2GHz) Power Amplifier with Power-Detector and Bias Control Circuit
指導教授:楊正任
指導教授(外文):Jeng-Rern Yang
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:通訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:雙頻帶功率放大器功率偵測器
外文關鍵詞:dualbandpower amplifierpower detector
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本論文以雙頻帶匹配電路之理論架構,透過單晶微波積體電路製程,設計雙頻帶(2.4GHz/5.2GHz)功率放大器,並具功率偵測器與偏壓控制之功能,此功率放大器符合無線區域網路之標準。論文中所採用的各項電路模型係透過國家晶片中心(CIC)所提供之GCTC HBT製程參數進行模擬設計。將透過GCTC製程下線實現理論架構。在本論文中將透過GCT製程所設計之功率放大器與功率偵測器進行量測,並分析討論量測之結果。功率放大器在2.4GHz的P-1dB為22.3dBm,增益為19.5dB,效率為25%;在5.2GHz的P-1dB為21.6dBm,增益為5.8dB,效率為15%。功率偵測器的輸出電壓範圍約為0.7~1.9V。整體晶片面積為2×2mm2。
Base on dual-band matching network, this paper designed a dual-band (2.4/5.2GHz)power amplifier with power detector and bias control circuit by monolithic microwave integrated circuit (MMIC) technology. The specifications of designed power amplifier are fulfilled the requirements of WLAN standard. The large signal model of GaAs HBT supplied by GCT is used to simulate and analyze the performance of designed PA circuit. We measured the power amplifier and power detector that manufactured by GCT foundry, and discussed the performance. The P-1dB of the power amplifier is 22.3dBm, gain is 19.5 dB, and the efficiency is about 25% @ 2.4GHz. The P-1dB of the power amplifier is 21.6dBm, gain is 5.8 dB, and the efficiency is about 15% @ 5.2GHz.The voltage range of the power detector is about 0.7~1.9V. The chip size of the circuit is 2×2 mm2.
書名頁…………………………………………………………………….……….. ii
論文口試委員審定書………………………………………………….………….. iii
授權書……………………………………………………………………………... iv
中文提要……………………………………………………………………….….. vii
英文提要…………………………………………………………………….…….. viii
致謝…………………………………………………………………………….….. ix
目錄…………………………………………………………………………….….. x
表目錄……………………………………………………………………………... xii
圖目錄……………………………………………………………………………... xiii

第一章 緒論…………………………………………………………...… 1
   1-1 研究動機與相關背景………………………………………...… 1
   1-2 研究方法………………………………………………………... 2
   1-3 各章提要………………………………………………………... 4

第二章 理論基礎………………………………………………………... 6
   2-1 功率放大器的種類……………………………………………... 6
   2-2 功率放大器的規格……………………………………………... 11

第三章 HBT製程元件簡介……………………………………………... 19
   3-1 GCTC製程……………………………………………………... 19
   3-2 WIN製程……………………………………………... 28

第四章 雙頻帶功率放大器設計原理………………………………... 33
   4-1 前言………………………………………………………... 33
   4-2 設計原理…………………………..…………………………... 33

第五章 功率偵測器及偏壓控制電路…………………………………... 46
   5-1 功率偵測器設計原理………………………………………... 46
   5-2 偏壓控制電路設計原理……………………………………... 54

第六章 雙頻帶(2.4/5.2GHz)HBT功率放大器(GCTC製程)…………... 58
6-1 設計規格……………………………………………………… 58
6-2 功率級放大器設計……………………………………………... 59
6-3 增益級放大器設計……………………………………………... 63
6-4 放大器串接設計………………………………………………... 72
6-5 功率偵測器設計……………………………………………….. 79
6-6 偏壓控制電路設計……………………………………………... 82
6-7 佈局……………………………………………………………... 84

第七章 量測與結論…………………………………………………….. 85
7-1 量測方法………………………………………………………... 85
7-2 S parameter……………………………………………………… 86
7-3 RF signal………………………………………………………… 87
7-4 功率偵測器……………………………………………………... 92

第八章 結論……………………………………………………………... 93

參考書目 ………………………………………………………………….. 94
[1]Steve C. Cripps, “RF Power Amplifiers for Wireless Communications,” Artech House, 1999.

[2]C. Duvanaud, S. Dietsche, G.. Pataut, and J. Obregon,”High-Efficiency Class F GaAs FET Amplifiers Operating with Very Low Bias Voltages for Use in Mobile Telephones at 1.75 GHz,” IEEE Microwave and Guide Wave Letters,Vol. 3,Aug. 1993.

[3]Guillermo Gonzalez,”Microwave Transistor Amplifiers”,Prentice Hall, 1997.

[4] Frederick H. Raab, “Class-F Power Amplifiers with Maximally Flat Waveforms,” IEEE Trans. On MTT,vol. 45,1997.

[5]Marian Kazimierczuk, “Effects of the Collector Current Fall Time on the Class E Tuned Power Amplifier,” IEEE J. Sokid-State Circuits,Apr.1983.

[6]田慶誠,傅延宗,”2.4GHz功率放大器設計與製作” 中華大學電機工程學系碩士班碩士論文,民國九十年六月。

[7]辛裕明,蘇世宗,”砷化鎵基體異質接面雙級性電晶體之研製與其在積體化功率放大器之應用”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,民國九十年六月

[8]楊正任,尤文平,”以單晶微波積體電路之製程研製5.25GHz與5.8GHz頻段HBT功率放大器”,元智大學電機工程研究所碩士論文,民國九十年六月

[9]楊正任,許佑誠,”俱偏壓控制及功率偵測之2.4GHz HBT功率放大器積體電路設計”,元智大學電機工程研究所碩士論文,民國九十一年六月

[10]Guillermo Gonzalez,”Microwave Transistor Amplifiers Analysis and Design” second edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 1984.

[11]Reinhold Ludwig and Pavel Bretchko,”RF Circuir Design Theory and Applications”,Prentice Hall.

[12]David M. Pozar, ”Microwave and RF Design of Wireless Systems”

[13]David M. Pozar, ”Microwave Engineering”,second edition.

[14]Cheng Yung Chiang,Huey-Ru Chung, “A simple and effective load pull system for RF power transistor large signal measurements for wireless communication power amplifier design”, Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on Volume:465, Oct. 1997, pp.1150-1155

[15]Y. Takayama:”A new load-pull characterization method for microwave power transistors”, in IEEE MTT-S Symp. Dig., June 1976, pp. 218-220.

[16]M. F. Chang, “Current Trends in Heterojunction bipolar Transistors”,1996

[17]楊正任,詹益鎮,”以MMIC製程研製含功率檢測器及線性器之雙頻(2.4/5.2GHz)高線性功率放大器”,元智大學通訊工程研究所碩士論文,民國九十三年七月
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1. 14. 陳明燦,從財產權保障觀點論土地之使用限制與損失補償:兼論我國既成道路與公共設施保留地相關問題,中興法學,第四十五期,民國88年9月。
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3. 11. 陳羿君,談捐地節稅之租效果及風險,稅務旬刊,第一八五四期,民國92年3月31日。
4. 11. 陳羿君,談捐地節稅之租效果及風險,稅務旬刊,第一八五四期,民國92年3月31日。
5. 10. 芬芳,論公共設施保留地與公共設施用地之課稅,中國稅務旬刊,第一六九一期,民國87年9月20日。
6. 10. 芬芳,論公共設施保留地與公共設施用地之課稅,中國稅務旬刊,第一六九一期,民國87年9月20日。
7. 9. 林振山,也談遺產稅之實務抵繳,實用月刊,第三三九期,民國92年3月。
8. 9. 林振山,也談遺產稅之實務抵繳,實用月刊,第三三九期,民國92年3月。
9. 5. 李秀玉,營利事業之節稅策略,正修學報,第九期,民國85年。
10. 5. 李秀玉,營利事業之節稅策略,正修學報,第九期,民國85年。
11. 4. 吳明真,平均地權與公共設施保留地取得問題之研究,僑光學報,第六期,民國76年10月。
12. 4. 吳明真,平均地權與公共設施保留地取得問題之研究,僑光學報,第六期,民國76年10月。
13. 3. 吳英世,都市計畫法第五十條之一規定之公平性探討,實用月刊,第三三四期,民國91年10月。
14. 3. 吳英世,都市計畫法第五十條之一規定之公平性探討,實用月刊,第三三四期,民國91年10月。
15. 2. 吳金太,遺贈稅實物抵繳問題之探討,稅務旬刊,第一八四二期,民國91年11月30日。