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研究生:吳愉飛
研究生(外文):Yu-Fei Wu
論文名稱:微波壓控振盪器之電路設計與寬頻開關之實現
論文名稱(外文):The Implementation of Microwave Voltage-Controlled Oscillator and Wideband Switch
指導教授:邱顯欽李傑李傑引用關係
指導教授(外文):H. C. ChiuJ. Li
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電機工程學研究所
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:2008
畢業學年度:96
論文頁數:80
中文關鍵詞:壓控振盪器開關
外文關鍵詞:VCOSwitch
相關次數:
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本論文之討論以WINKIT 砷化鎵(GaAs) 0.15um pHEMT製程來研製微波頻段之壓控振盪器。先是使用反射式之架構,設計在24GHz的振盪頻率,接著使用Field-Plate元件實現在同一反射式電路上,藉由負偏壓的調變,改善其相位雜訊,且不需要額外之功率消耗,而為了解決振盪頻率飄移問題,在此使用body injection-locked的方式,除了成功鎖住了所要之頻率之外同時也改善了相位雜訊;接著使用SPST之架構設計一100MHz~2GHz之微波開關;最後有別於一般的螺旋式電感,在此使用主動元件去實現一高頻之主動式電感。
In this thesis we discuss K-Band voltage-controlled-Oscillator and realize by WINKIT GaAs 0.15um pHEMT technology. First we used the reflection architecture to design a VCO at 24GHz, then changed the negative bias voltage by field-plate element to improve the phase noise, and no extra power consumption. In order to solve the frequency float, here we used the body injection-locked technology to lock the frequency range, and after injection, the phase noise was improve. Then we design a SPST architecture microwave switch from 100MHz to 2GHz. At last we used lump element to design a tunable active inductor and operate at high frequency.
目錄

指導教授推薦書………………………………………………………...i
口試委員會審定書……………………………………………………...ii
授權書 …………………………………………………………………iii
誌謝 ……………………………………………………………………iv
中文摘要 ………………………………………………………………vi
英文摘要……………………………………………………………… vii
目錄……………………………………………………………………viii
第一章 序論…………………………………………………………… 1
§1.1 研究動機…………………………………………………………..1
§1.2 章節概述 …………………………………………………………2
第二章 壓控振盪器之設計與原理…………………………….………3
§2.1 簡介 ………………………………………………………………3
§2.2 振盪器基本原理…………………. ………………………………4
§2.3 相位雜訊………. ………………………………………………...10
§2.4 相位雜訊對通訊系統的影響…………………………………… 14
第三章 K-Band反射式振盪器之設計……………………...…………16
§3.1 GaAs 0.15-μm pHEMT製程技術介紹.……….………………… 16
§3.2 GaAs 0.15-μm pHEMT 振盪器之架構……………… …………19
3.2.1 量測結果…………………………………………………………22
§3.3 套用Field-Plate元件設計之振盪器與量測結果…………………25
§3.4 Injection-Locked簡介……………………………………………..,31
3.4.1 Injection-Locked VCO量測結果………………………………….36
§3.5 結果與討論………………………………………………………..39
第四章 寬頻微波開關與可調式主動式電感之設計………………….40
§4.1 簡介……………………………………………………………… .40
§4.2 微波射頻開關之設計與量測結果………………………………..41
4.2.1 微波射頻開關之基本原理……………………………………….41
4.2.2 pHEMT 0.15-μm之寬頻Switch………………….………………..45
§4.3 可調式主動式電感之設計與量測結果…………………………..51
4.3.1 主動式電感之原理……………………………………………….51
4.3.2 具有回授電阻之主動式電感…………………………………….53
§4.4 結果與討論………………………………………………… …….60
第五章 結論與建議…………………………………………………….62
參考文獻 ……………………………………………………………….63
圖目錄

圖 2.1 毫米波收發機之基本架構圖...……………………………… 3
圖 2.2(a) 振盪器之工作方式……………………………. …………. 4
圖 2.2(a) 振盪器之工作方式 ………………………………………..4
圖 2.3 反射式振盪器架構………………….. ……………………….5
圖 2.4 主動電路和諧振電路構成的振盪迴路 ……………………..6
圖 2.5(a) 振盪器之基本構造….…………….. ……………………….8
圖 2.5(b) 振盪器之基本構造….…………….. ……………………….8
圖 2.6 壓控振盪電路……….….…………….. ……………………….9
圖 2.7(a) 振盪器輸出頻譜示意圖………….. ……………………….12
圖 2.7(b) 振盪器輸出頻譜示意圖………….. ……………………….12
圖 2.8 各種雜訊對相位雜訊的影響……….. …………………….….12
圖 2.9 理想本地振盪器之頻率轉換示意圖. …………………….…..14
圖 2.10 理想本地振盪器之頻率轉換示意圖…………………….…..15
圖 3.1 反射式VCO架構圖….... …………………………………….20
圖 3.2 振盪器之振盪迴路….. ……………………………………….20
圖 3.3 VCO電路佈局圖…………...…………………………………22
圖 3.4 tuning range ……………………………………..…………… 23
圖 3.5 spectrum……………. ………………………………….…….23
圖 3.6 Phase Noise at 1MHz offset……………………………..……24
圖 3.7 Standard VCO Chip Photo……………………………………25
圖 3.8 FP電晶體之SEM剖面圖…………...………………………26
圖 3.9 閃爍雜訊v.s.VFP…….………….…………………………,…26
圖 3.10 Field-Plate VCO schematic……..... ………………………….27
圖 3.11 FP VCO Chip Photo……. …….……………………………...27
圖 3.12 spectrum…………….……………. ………………………… 28
圖 3.13 output power v.s. VFP .…………………………………….….29
圖 3.14 Phase Noise/FOM v.s. VFP….……………………………….29
圖 3.15 簡單的LC振盪器…….……………….…………………… 31
圖 3.16 注入額外相位的LC振盪器….……….…………………….32
圖 3.17 LC電路的開迴路特性…...…….…………………………… 33
圖 3.18 注入電流的LC振盪器…….………….…………………… 33
圖 3.19 注入電流與輸出電流間的相位關係.……………………… 34
圖 3.20 注入電流Iinj使相位fo.max最大時…….……………………. 35
圖 3.21 Injection-Locked 量測方式…….…………………………….37
圖 3.22 Locking Range…….…………. ………………………………37
圖 3.23 Pout/Phase Noise v.s. Pin…….………………….…………….38
圖 3.24 Before/After Injection……………….…..…………………….38
圖 4.1 開關之等效模型…………………….…………………………41
圖 4.2 元件在被動區之工作等效圖(on).….……….………………...44
圖 4.2 元件在被動區之工作等效圖(off).……………………………44
圖 4.3 射頻開關之基本架構……...………………….………………45
圖 4.4 射頻開關之系統組成圖……………………….……………...45
圖 4.5 SPST之Switch架構圖……………………….………………46
圖 4.6 Switch之layout佈局…………………………..………………47
圖 4.7 Switch之測試板電路圖………………………………………47
圖 4.8 Momentum之模擬介面…………..……………………………48
圖 4.9 50歐姆模擬結果………………………….…………………….48
圖 4.10 插入損耗…………………….………………………………..48
圖 4.11 隔離度……………………………..………………………….49
圖 4.12 1dB增益壓縮點……..….…………..…………………………49
圖 4.13 一次諧波、二次諧波、三次諧波與輸入功率之關係...……50
圖 4.14 Gyrator-C Concept Figure…………..…………………………51
圖 4.15 Simple Grounded Active-Inductor Structure…………..………52
圖 4.16 Simple Cascode Active-Inductor Structure…………..…..……53
圖 4.17 具有回授電阻之主動式電感電路...…………………………55
圖 4.18 小信號等效電路…………………...…………………………55
圖 4.19 等效電路模型……………………...…………………………56
圖 4.20(a) 主動式電感輸出端S參數……....…………………………56
圖 4.20(b) 主動式電感相對應之電感與Q值…...……………………56
圖 4.21 可調式主動式電感電路架構……....……………………...…57
圖 4.22 可變電阻之等效電路……………....……………………...…58
圖 4.23 電壓控制可變電阻對應之Q值與感值…………………....…58
圖 4.24 主動式電感實際下線晶片圖…....……………………...……59
圖 4.25 主動式電感實際量測輸出端S參數………….………...……,59
圖 4.26 主動式電感實際量測相對應之感值與Q值…………...……,59
圖 4.27 磅線效應模擬之示意圖…………………...…………...…….61










表目錄

表 3.1 IEEE商業微波頻帶象徵稱號…………………………………19
表 3.2 模擬數據總表…………………………………………………21
表 3.2 模擬與量測數據總表…………………………………………24
表 4.1 量測數據整理…………………………………………………50
表 4.2 數據比較………………………………………………………61
參考文獻

[1] G.Gonzalez , “Microwave transistor Amplifier Analysis and Design” , Prentice Hall, 1994, p209.
[2] 書名:微波通訊半導體電路,原著:本城和彥,編譯:呂學士,出版社:全華科技圖書股份有限公司
[3] 邱思函, ”氧化鋁基板上積體化微波降頻器電路之研製,” 碩士論文, 國立中央大學,2000
[4] 陳一嘉, “5.5/14GHz壓控振盪器與髮夾式/環型耦合濾波器之研製,”碩士論文, 國立中央大學, 民國94年.
[5] 高曜煌,“射頻鎖相迴路IC設計,” 滄海, 民國94年
[6] 鄒育霖,“Ka頻段低相位雜訊雙推式振盪器之研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 民國95年.
[7] G. D. Vendelin, et al., Microwave Circuit Design Using Linear and Nonliner Techniques, Jwiley, New York, chpt. 6, pp. 429-434, 1990.
[8] 原著:本城和彥,編譯:呂學士,“微波通訊半導體電路,”全華, 民國90年.
[9] Honjo etal., ”Microwave Integrated Circuit.”
[10] Yakin Ayashi, ”Microwave switching with GaAs FETs,”Microwave
Journal, pp.61-74, November 1982.
[11] A.Gopinath,J.B.Rankin,”GaAs FET RF switches,”IEEETrans.on
ElectronDevices, Vol.ED-32,no.7,pp.1272-1278 ,July 1985.
[12] Kazuo Miyatsuji and Daisuke Ueda, ”A GaAs High Power RF Single Pole Dual Through Switch IC for Digital Mobile Communication System, ”IEEE Jounal of Solid-State Circuit, Vol.30, no.9, pp.979-983, 1995.
[13] Hisanori Uda,Takashi Yamada,Tesuro Sawai,Kaoru Nogawa, and Yasoo Harada, ”High-Performance GaAs Switch IC Fabrication Using MESFET with Two Kinds of Pinch-off Voltages and a Symmetrical Pattern Configuration,”IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.29, no.10, pp.1262-1269, 1994
[14] 魏建承,“應用於生理檢測訊號系統之2.4GHz CMOS射頻接收機,”碩士論文,長庚大學,民國93年.
[15] 楊宜澤,“超寬頻及毫米波壓控振盪器電路設計與研製,”碩士論文,長庚大學,民國96年.
[16] 陳重文,“不同上下參雜比之雙異質接面高電子移導率電晶體研究與微波開關之應用,”碩士論文,長庚大學,民國96年.
[17] 鄭嘉士,“空乏型異質結構場效應電晶體大訊號模型建立與微波功率放大器電路設計,”碩士論文,長庚大學,民國95年.
[18] 林邵瑋,“增強型異質結構場效應電晶體模型建立及微波倍頻器之研製,”碩士論文,長庚大學,民國96年.
[19] 王胤晴,“毫米波頻段共平面波導微波電路與積體電路之設計,”碩士論文,國立中央大學,民國92年.
[20] 陳博軒,“Ka頻段之交錯耦合雙推式壓控振盪器,”碩士論文,國立中央大學,民國96年.
[21] 王瑞慶,“砷化鋁鎵/砷化鎵異質接面雙即性電晶體之研製及壓控振盪器設計與製程,”碩士論文,國立中央大學,民國90年.
[22] 黃國龍,“微波壓控振盪器之設計與製作,”碩士論文,國立中央大學,民國91年.
[23] 劉佑安,“利用單石微波積體電路與覆晶技術製作之Ka頻段振盪器,”碩士論文,國立中央大學,民國94年.
[24] Wei-Cheng Wei, Hsien-Chin Chiu, and Wu-Shiung Feng “An Ultra-Wideband CMOS VCO with 3~5GHz Tuning Range”,IEEE International Workshop on Radio-Frequency Integration Technology, Nov 30-Dec 02.2005,Singapore.
[25] Wei-Cheng Wei, Yi-Tzu Yang, Hsien-Chin Chiu, and Wu-Shiung Feng “An UBW CMOS Voltage-Controlled Oscillator with 2~6GHz Tuning Range Using Active Inductor Technology”.
[26] Chao-Chih Hsiao, Chin-Wei Kuo, CHien-Chih Ho, and Yi-Jen Chan“Improved Quality-Factor 0f -0.18μm CMOS Active Inductor by a Feedback Resistance Design”,IEEE MWCL,Vol.12,NO.12, December.
[27]B.Razavi,”A study of injection locking and pulling in oscillators”, IEEE J.Solid-State Circuits,vol.39,pp.1415-1424,Sept.2004.
[28] 書名:鎖相迴路,作者:劉深淵、楊清淵,滄海書局
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