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研究生:許伊辰
研究生(外文):Yi-Chen Hsu
論文名稱:整合微機電開關之射頻CMOS雙頻帶功率放大器
論文名稱(外文):Integration of MEMS Switch with RF CMOS Dual-band Power Amplifier
指導教授:黃榮堂黃榮堂引用關係蔡定江蔡定江引用關係
指導教授(外文):Jung-Tang HuangTing-Chiang Tsai
口試委員:施文彬宋國明
口試委員(外文):Wen-Pin ShihGuo-Ming Sung
口試日期:2012-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:功率放大器Class ACMOS微機電開關
外文關鍵詞:Power AmplifierClass ACMOSRF-Switch
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本論文提出使用微機電開關整合於射頻CMOS的 Class A類功率放大器之研究。該功率放大器是以TSMC 0.18μm 1P6M CMOS製程實現,工作電壓為1.8V。結果顯示當系統操作在2.4 GHz下,輸入功率為-7dBm時,輸出功率為16dBm,PAE為20%,在5.2 GHz下,輸入功率為2dBm時,輸出功率為15dBm,PAE為19%。我們希望設計出高整合度、低消耗功率的功率放大器,經過電路模擬我們設計出一個On-Chip的功率放大器,避免使用Lump元件以減少面積的損耗。
該微機電開關則是設計一個具備體積小、製作容易、低損耗(Low Insertion Loss)以及高隔離度(High Isolation)的射頻微機電開關,動作原理為利用靜電吸引力的方式來驅動懸臂樑,使懸臂樑接觸點與傳輸線相互接觸,達到切換之目的,懸臂樑金屬接觸點利用SiO 2來隔絕直流操作電壓與傳輸線的高頻訊號,並且結合局部化鎳浸金製程將金鍍於金屬接觸點上,來有效防止金屬接觸點氧化。


The thesis demonstrates that the Class A power amplifier is presented based on RF CMOS integrates with MEMS switches. The power amplifier is fabricated in TSMC 0.18μm 1P6M CMOS process. Its operation voltage is 1.8 V. The experimental results show that the input power is -7dBm, the output power is 15dBm and its PAE is 20% at a frequency of 2.4 GHz and that the input power is 2dBm, the output power is 15dBm and its PAE is 19% at a frequency of 5.2 GHz. We desire to design the high integrated and low power consumption power amplifier. By the circuit simulations, we design the On-chip power amplifier. Avoiding using Lump elements is for the reduction of the area consumption.
A high-frequency micro-electromechanical switches was designed a small size, making easy, low-loss (Low Insertion Loss) and high isolation (High Isolation) high frequency micro electromechanical (MEMS) switches. The switch actuation principle is a way to use static electricity to drive the cantilever beam, when an appropriate voltage was applied, the contact point of cantilever contacts with the transmission line to achieve the purpose of switching. DC operating voltage of cantilever and high frequency signal on transmission line were isolated by using SiO2 at contact point of Cantilever. With the structure after the etching process, after suspension, and apply the ENIG process, not only to effectively prevent the oxidization of aluminum material, but also to reduce the signal transmission line losses.


摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 6
第二章 CMOS高頻元件介紹 7
2.1 CMOS場效電晶體 7
2.2 CMOS螺旋狀電感 9
2.3 CMOS MIM電容 12
2.4 CMOS PAD 14
2.5 微機電開關等效模型 15
第三章 功率放大器相關理論 18
3.1 散射參數 18
3.2 穩定度 19
3.3 非線性效應 20
3.3.1 諧波失真 20
3.3.2 1dB增益壓縮點 21
3.3.3 交互調變 22
3.3.4 三階截斷點 23
3.4 效率 24
3.5 功率放大器的分類 25
3.5.1 Class A功率放大器 26
3.5.2 Class B功率放大器 28
3.5.3 Class C功率放大器 28
3.5.4 Class D功率放大器 29
3.5.5 Class E功率放大器 29
3.5.6 Class F功率放大器 30
3.6 輸出匹配網路的設計方法 31
3.6.1 負載線理論 31
3.6.2 負載調整法 33
第四章 微機電開關相關理論 37
4.1微機電射頻開關分類及參數 38
4.1.1微機電射頻開關組態方式分類 38
4.1.2 機械結構方式分類 39
4.1.3 接觸方式分類 40
4.1.4驅動方式分類 41
4.1.5 吸附效應 41
4.2微機電開關設計 43
第五章 CMOS射頻功率放大器設計及量測結果 46
5.1 CMOS射頻功率放大器設計 46
5.1.1 架構選擇與功率分配 46
5.1.2 利用微機電開關達到CMOS雙頻之射頻功率放大器之 設計 47
5.2 模擬結果 54
5.2.1 穩定度分析 54
5.2.2 小訊號S參數模擬 55
5.2.3 One Tone模擬 57
5.3 量測結果 59
第六章 微機電開關設計及量測結果 68
6.1 微機電開關設計 68
6.1.1 設計流程 68
6.1.1 0.18μm CMOS-MEMS微機電開關 69
6.1.2 0.18μm CMOS-MEMS微機電開關結合化鎳浸金製程 72
6.2 0.18μm CMOS-MEMS 射頻微機電開關特性模擬 74
6.2.1 高頻特性模擬 75
6.2.2 CPW傳輸線模擬 77
6.2.3 微機電結構應力與驅動電壓模擬 78
6.2.4 懸臂樑變形對結構的影響 78
6.3 微機電開關後製程與量測結果 80
6.3.1結構釋放 80
6.3.2導入化鎳浸金製程 86
6.3.3量測結果 87
第七章 結論與未來展望 91
7.1 結論 91
7.2 未來展望 92
參考文獻 93

[1]TSMC, TSMC 0.18um mixed signal 1P6M salicide 1.8V/3.3V RF Spice models, 2004.
[2]Aktas, A. , Ismail, M. , "Pad de-embedding in RF CMOS," Circuits and Devices Magazine, IEEE, Volume 17, Issue 3, May 2001, pp. 8-11.
[3]Hewlett-Packard, "S parameter Design," Application Note 154, 1972.
[4]K. Kurokawa, "Power waves and the Scattering Matrix," IEEE Transistors Microwave Theory Techniqure, vol. 13, no. 2, 1965, pp. 194.
[5]袁杰,高頻通信電路設計-主動網路,全華出版社,1911。
[6]袁杰,高頻電路分析與設計(二),全威圖書有限公司,2001。
[7]Paul M. White, "Effect of Input Harmonic Termination on High Efficiency Class-Band Class-F Operation of PHEMT Devices," IEEE MTT-S Dig, 1998, pp. 1611.
[8]M. Meada et. ai., "Source Second Harmonic Control for High Effieiency Power Amplifiers," IEEE Transistors. MTT-S, vol. 43, no. 3, 1995, pp. 2952.
[9]Nathan O. Sokal and Aland D. Sokal, "Class E-A New Class of High-Efficiency Tuned Single-Ended Switching Power Amplifiers," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. sc-10,1975, pp.168.
[10]Guillermo Gonzalez, Microwave Transistor Amplifier-Analysis and Design2nd, Prentice Hall Inc., New Jersey, 1996.
[11]Behzad Razavi, RF Microelectronics, Prentice Hall, 1998.
[12]Steve C. Cripps, RF power amplifiers for wireless communications, Artech House, 1999.
[13]K. Yamamoto, T. Heima, A. Furukawa, M. Ono, Y. Hashizume, H. Komurasaki, S. Maeda, H. Sato and N. Kato, "A 2.4-GHz-band 1.8-V operation single-chip Si-CMOS T/R-MMIC front-end with a low insertion loss switch," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 36(8), pp. 1186-97, Aug. 2001.
[14]CIC, MMIC Design, 2005.
[15]袁杰,實用無線電設計,全華出版社,2004。
[16]CIC, Design of RF CMOS IC, 2006.
[17]E.R. Brown., "RF-MEMS Switches for Reconfigurable Integrated Circuits," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 46, no. 18, 1998, pp.1868-1880
[18]G.M. Rebeiz, RF MEMS Theory Design and Technology, New York, Wiley, 2003, pp. 36-38.
[19]袁帝文,王岳華,高頻電路設計,台北出版公司:高立,1999。


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