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研究生:張朝安
研究生(外文):Chao-An Chang
論文名稱:應用於ISM頻段之低雜訊放大器設計
論文名稱(外文):Design of Low Noise Amplifiers for ISM Band Applications
指導教授:葉美玲葉美玲引用關係
指導教授(外文):Mei-Ling Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:低雜訊放大器
外文關鍵詞:LNAISM
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  現今無線通訊傳輸應用普遍,其中ISM (Industrial Scientific Medical)的通訊頻段更是廣泛的應用於生活當中,而低雜訊放大器在射頻接收機架構中一直扮演著重要的角色,本研究即針對應用於ISM頻段之低雜訊放大器進行設計與實現。
  研究中皆使用台積電0.18μm 1P6M CMOS製程進行電路設計,共研究設計三個低雜訊放大器,分別為應用於24GHz汽車防撞雷達低雜訊放大器、2.4GHz 無線區域網路之低雜訊放大器及5.8GHz 無線區域網路之低雜訊放大器。
  其中24GHz汽車防撞雷達低雜訊放大器晶片由國家晶片系統設計中心(CIC)下線並量測,量測結果為當電路工作於24GHz時,提供1.5V之供應電壓,增益為12.7 dB,雜訊指數為7.85 dB,輸入輸出反射係數分別為-5.4 dB與-5 dB,三階截止點為-7.5 dBm,1dB增益壓縮點為-15 dBm,功率消耗為15.57 mW。
  應用於2.4GHz 無線區域網路之低雜訊放大器晶片也由CIC下線與量測,量測結果為當電路工作於2.4GHz時,供應電壓為1V,增益為12.5 dB,雜訊指數為4.5 dB,輸入與輸出之反射係數各為-13 dB、-11 dB,三階截止點為 -2 dBm,1dB增益壓縮點為-10 dBm,功率消耗為9.1mW。
  最後,5.8GHz 無線區網之低雜訊放大器,經設計與佈局後,其模擬結果為當電路工作於5.8GHz時,供應電壓為0.8V,增益為12 dB,雜訊指數為3 dB,輸入、輸出反射係數為-25 dB與-36 dB,三階截止點與1dB增益壓縮點分別為-6 dBm與-16 dBm,功率消耗為2.92 mW。

摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 論文架構 3
第二章 ISM頻段介紹 4
2.1 ISM頻段簡介 4
2.2 ISM應用簡介 5
2.2.1 無線區域網路簡介 5
2.2.2 汽車防撞雷達簡介 7
第三章 低雜訊放大器電路設計考量 10
3.1 增益與反射損耗 10
3.1.1 增益 10
3.1.2 反射損耗 11
3.2 S參數 12
3.3 穩定度 14
3.4 阻抗匹配 15
3.4.1 二階匹配電路 15
3.4.2 π型三階匹配電路 17
3.4.3 T型三階匹配電路 18
3.5 非線性效應 19
3.5.1 諧波失真 20
3.5.2 1dB增益壓縮點 20
3.5.3 三階截止點 21
3.6 雜訊 23
3.6.1 熱雜訊 23
3.6.2 電晶體雜訊 24
3.6.3 閃爍雜訊 25
3.6.4 雜訊指數 26
第四章 低雜訊放大器設計與實現 28
4.1 常見之低雜訊放大器架構 28
4.1.1 常見之電路匹配架構 28
4.1.2 常見之級間連結架構 30
4.2 基體偏壓技術 31
4.3 電流重複使用技術 32
4.4 設計流程 34
第五章  應用於24GHz汽車防撞雷達低雜訊放大器設計 40
5.1 電路架構 40
5.2 模擬結果 42
5.3 量測結果 50
5.4 結論 54
第六章  應用於2.4GHz WLAN低雜訊放大器設計 55
6.1 電路架構 55
6.2 模擬結果 57
6.3 量測結果 66
6.4 結論 69
第七章  應用於5.8GHz WLAN低雜訊放大器設計 71
7.1 電路架構 71
7.2 模擬結果 73
7.3 結論 82
第八章 結論與未來展望 83
8.1 結論 83
8.2 未來展望 84
參考文獻 85


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