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研究生:陳奕榮
研究生(外文):I-Jung Chen
論文名稱:微波濾波器及低雜訊放大器設計
論文名稱(外文):Design of Microwave Filter and Low Noise Amplifier
指導教授:沈自
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:電子工程系碩士班
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:柴比雪夫耦合矩陣WiGigPHEMT共源極退化式電感低雜訊放大器
外文關鍵詞:general Chebyshevcoupled matrixWiGigPHEMTcommon-source inductor degenerationlow-noise amplifier
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本論文主要分為主動電路與被動電路,被動部分濾波器設計利用綜合法實現廣義柴比雪夫(General Chebyshev)函數之濾波器。先設計出一個步階式諧振器,並彎曲以達到微小化。在決定好濾波器階層後,首先先計算出耦合矩陣,並比較與模擬結果是否相符。電路之實現主要可分為電路設計與晶片製作兩部分。在電路設計部分,首先決定濾波器之規格,再根據濾波器的基本理論求出所需之參數。在模擬軟體部分,乃利用Agilent公司的ADS設計軟體計算出外部品質因數,耦合係數及調整諧振腔之間的最佳距離。最後將此改良式濾波器分別設計並實現在FR4基板, WIN 0.15 um PHEMT積體電路製程上。對FR4基板,其中心頻率為2.4GHz;對PHEMT製程,則為應用於WiGig 60GHz。此濾波器設計之優點為,對二次諧波有相當好之抑止效果,並具有相當小之電路尺寸,其insertion loss衰減最小值之模擬結果為-3.041dB,return loss為-17.484dB,3dB頻寬比為6.84%。

在低雜訊放大器設計方面利用共源極退化式電感並使用串接結構及透過調整電感Lg及Ls的數值大小,來做輸入端的阻抗匹配,可以有較佳的輸入阻抗匹配、較低雜訊及可以達到最大功率傳輸的特性,所以近年來在設計高頻低雜訊放大器時,常採用此架構進行匹配。主要設計應用於雷達系統中3.1-10.6GHz頻段的低雜訊放大器,最終模擬之結果S21為16.873~19.81dB,雜訊指數為3.298~3.414dB量測結果S21為7.364~20.288 dB。


In this thesis divided active circuit and passive circuit, for the filter design a synthesis method, to realize the General Chebyshev function filter. A step impedance resonator was designed,and it was curved to miniaturize. After deciding the order of filters,the coupled matrix was calculated. This matrix is then compared with simulation results to check the agreement. There are two parts in the realization of filter. For the circuit design, the filter standard was firstly decided and the parameter was obtain from the basic filter theory. The simulation software was adopted the Agilent company to calculatie ADS software the extermal quality factor and adjust the coupling coefficient and resonator gap. The filters were then to realized on FR4 substrate and WIN 0.15um PHEMT integrated circuit. The center of frequency for the FR4 board was 2.4GHz. The PHEMT process was for the application at WiGig 60GHz. The main advantage of filter was to restrain the second harmonic wave and reduce the size of the circuit. The simulated of minimum insertion loss is -3.041 dB, return loss is -17.484 dB and bandwidth is 6.84%.

For the amplifier design, it use of low- noise amplifier source degeneration inductor and cascade structure to adjust inductors Lg and Ls and adjust the values of input impedance matching. It can obtain a better input matching, lower noise, and a maximum power transfer characteristics. In recent years, this structure is used to design in high frequency the low noise amplifier. It is mainly for the radar system in 3.1-10.6GHz band. This amplifier was realized in the PHEMT process and simulated results of S21 is 16.873 ~ 19.81dB and the noise figure is 3.298 ~ 3.414dB, measurement results of S21 is 7.364~20.288 dB.


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 研究目的--------------------------------------------- 1
1.3 章節概述--------------------------------------------- 3
第二章 微帶線濾波器-------------------------------------- 4
2.1微帶線(Microstrip)------------------------------------ 4
2.1.1 微帶線幾何結構-------------------------------------- 4
2.1.2 微帶線的傳播與相關近似公式---------------------------- 5
2.1.3 微帶線的不連續效應----------------------------------- 7
2.2 微帶線諧振器的種類------------------------------------- 8
2.2.1 四分之一波長短路微帶線諧振器--------------------------- 8
2.2.2 二分之一波長開路微帶線諧振器--------------------------- 9
2.3 微帶線諧振器的損耗與品質因數Q---------------------------- 10
2.4 濾波器的分類及特性指標---------------------------------- 11
2.4.1 濾波器分類----------------------------------------- 11
2.4.2 響應特性------------------------------------------- 12
2.4.3 插入損耗(Insertion loss)--------------------------- 15
2.4.4 反射損耗(Return loss)------------------------------ 15
2.4.5 通帶漣波(Passband Ripple)-------------------------- 15
2.4.6 頻寬與FBW------------------------------------------ 15
2.4.7 截止帶--------------------------------------------- 16
2.4.8 波形係數(Shape Factor)----------------------------- 16
2.4.9 品質因素(Quality Factor)--------------------------- 16
2.4.10中心頻率(Center Frequency)------------------------- 16
2.4.11篩選率(Selectivity)-------------------------------- 16
2.4.12拒帶頻率(Stopband Frequency)----------------------- 16
2.5 耦合係數法設計帶通濾波器的程序--------------------------- 17
2.6 WiFi&WiGig簡介------------------------------------- 18
第三章 低雜訊放大器---------------------------------------- 21
3.1寬頻低雜訊放大器的介紹----------------------------------- 21
3.2寬頻低雜訊放大器的種類----------------------------------- 21
3.2.1 回授式放大器(Feedback Amplifier)-------------------- 21
3.2.2 源級電感退化式寬頻放大器------------------------------ 22
3.2.3 平衡式寬頻放大器(Balance Amplifier)----------------- 22
3.2.4 電流再利用式電路架構--------------------------------- 23
3.3 散射參數(Scattering-parameters)---------------------- 24
3.4 雜訊(Noise)----------------------------------------- 26
3.4.1 散射雜訊(Shot Noise)------------------------------- 26
3.4.2 熱雜訊(Thermal Noise)------------------------------ 27
3.4.3 閃爍雜訊(Flicker Noise)---------------------------- 28
3.4.4 高電場擴散雜訊(High-field diffusion noise)---------- 28
3.5 穩定度(Stability)------------------------------------ 28
3.6 線性度----------------------------------------------- 30
3.6.1 1dB增益壓縮點------------------------------------- 30
3.6.2 第三階交互調變點------------------------------------ 31
3.6.3 雜訊指數(Noise Figure)----------------------------- 32
3.6.4 等效雜訊溫度 ----------------------------------------33
3.6.5 多級放大電路之雜訊計算 --------------------------------34
3.6.6 雙埠網路雜訊 ----------------------------------------37
第四章 濾波器設計與模擬------------------------------------ 38
4.1 為何使用耦合係數法------------------------------------ 38
4.2 設計流程--------------------------------------------- 38
4.3 結果------------------------------------------------ 45
第五章 放大器設計與模擬------------------------------------- 46
5.1 簡介------------------------------------------------ 46
5.2 設計流程--------------------------------------------- 46
5.3 結果------------------------------------------------ 54
第六章 結論與未來研究-------------------------------------- 55
參考文獻------------------------------------------------- 56
Extended Abstract-------------------------------------- 58
簡歷---------------------------------------------------- 61


[1]K. Chang, 1996, “Microwave ring circuits and antennas”, Wiley, New York.
[2]J.S. Hong and M.J. Lancaster, 2001, “Micorstrip filters for RF/microwave application”, Wiley, New York.
[3]翁敏航, 2006, “射頻被動元件設計”, 東華書局, 臺灣.
[4]B.C. Wadell, 1991,“Transmission Line Design Handbook”,Artech House.
[5]J.K. Xiao, S.W. Ma, S. Zhang, Y. Li, 2007, “Novel compact split ring stepped-impedance resonator (SIR) bandpass filters with transmission zeros” Journal of Electromagnetic Waves and - 50 -Applications, Vol. 21, No. 3, pp. 329–339.
[6]M. David, 2006, “Pozar,Microwave Engineering 3/e”,高立圖書, April.
[7]張惟捷, 2009, “應用於 IEEE 802.16e 之小型化帶通濾波器”,國立臺南大學通訊工程研究所, July.
[8]C.J. Hansen, 2011,“WiGig Multi-Gigabit Wireless Communications in the 60 Ghz Band”, IEEE Wireless Communications, VOL. 18, pp. 6-7,December.
[9]陳宥溱, 2009, “使用螺旋共震器之60-GHz CMOS帶通濾波器”國立成功大學電腦與通信工程研究所,July.
[10]蔡承修, 2008,“3-10GHz 寬頻低雜訊放大器”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,July.
[11]黃振洋, 2005,“應用於無線區域網路與寬頻帶系統之低雜訊放大器設計”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,June.
[12]林文奕, 2008,“pHEMTs小訊號和雜訊模型與其元件尺寸關係”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,July.
[13]劉根龍, 2009,“超寬頻低雜訊放大器之設計”,大同大學電機工程研究所碩士論文,July.
[14]黃振洋, 2005,“應用於無線區域網路與寬頻帶系統之低雜訊放大器設計”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,June.
[15]袁杰, 1999, “高頻電路分析與設計(一) ”,全威圖書,Jan.
[16]Richard J. Cameron, 1999,“General Coupling Matrix Synthesis Methods for Chebyshev Filtering Functions”, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 47, NO. 4, APRIL, pp. 433-442.
[17]林繼煇, 2007,“利用耦合矩陣合成法設計之廣義柴比雪夫型帶通濾波器”, 國立臺灣大學電機資訊學院電信工程學研究所碩士論文,June.
[18]J. Liu, 2009,“Design of a Noise-canceling Differential CMOS LNA for 3.1-10.6 GHz UWB Receivers”, IEEE 8th International Conference,pp. pp. 1169-1172.
[19]H.G. Dehrizi, J. Haddadnia, 2011,“A 6.36mW CMOS Ultra-Wideband (3.1-10.6GHz) LNA in 0.18-μm for UWB Pulse-Radio Systems”, 19th Telecommunications forum TELFOR 2011,pp. 878-881,November.
[20]I. L. WANG, 2006,“A 0.18-μm CMOS UWB Low Noise Amplifier for Full-Band (3.1-10.6GHz) Application”, IEEE Asia Pacific Conference, pp. 363-366.



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