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研究生:王文頡
研究生(外文):Wen-Chi Wang
論文名稱:應用於IEEE802.11a/b/g/n/ac之低雜訊放大器電路設計
論文名稱(外文):Design of the Low Noise Amplifier Circuitfor IEEE802.11a/b/g/n/ac Applications
指導教授:孫卓勳孫卓勳引用關係
口試委員:程光蛟楊昌正賴柏洲
口試日期:2013-06-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電腦與通訊研究所
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:低雜訊放大器寬頻雜訊指數
外文關鍵詞:low noise amplifierwidebandnoise figure.
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本文主要是研討由智浦半導體所製造的電晶體,應用於IEEE802.11a/b/g/n/ac之低雜訊放大器電路設計,除了探討理論與電路之設計概念,更使用同一個電晶應用在不同頻段,如窄頻2.4GHz至2.5GHz與5GHz至6GHz,寬頻2.4GHz至6GHz。主要努力的目標為設計低雜訊放大器電路,設計於寬頻、窄頻、高增益與低雜訊。其中模擬時盡可能影響電路特性的因素加以掌握,如讓佈局圖與模擬電路一致、微帶線的不連續效應、主動元件與被動元件模擬模組等,考慮這些因素都會有助於模擬結果與實驗結果的相近,如雜訊指數、增益曲線。
論文中所設計之低雜訊放大器電路,其頻寬皆符合IEEE 802.11a/b/g/n/ac之相關規範,此外,在2.4~2.5GHz之LNA電路增益與雜訊指數為22~23dB與1.4~1.5dB;在5~6GHz之LNA電路增益與雜訊指數為16~17.5dB與1.5~1.6dB;在2.4~6GHz之LNA電路增益與雜訊指數為11.7~20.9dB與1.4~1.6dB。

The main purpose of this thesis is to study NXP Semiconductors LNA and design of the low noise amplifier circuit for IEEE802.11a/b/g/n/ac applications. In addition to find out design technologies related to theories of this circuits, I used the same transistor and designed in narrowband (2.4G~2.5GHz, 5G~6GHz) and wideband (5~6GHz). This thesis try to make efforts for LNA circuits design of wideband, narrowband , high gain ,low noise, and make the experimental results can match the simulation results. The factors that may affect the board involved in consideration as many as possible, like simulation schematic match to layout schematic, or microstrip line discontinuities effect, and etc.
The design of the LNA circuits bandwidth which met the specification of IEEE 802.11a/b/g/n/ac. The results of the gain and noise figure are about 22~23 dB and 1.4~1.5dB at 2.4~2.5GHz, 16~17.5 dB and 1.5~1.6dB at 5~6GHz, 11.7~20.9 dB and 1.4~1.6dB at 2.4~6GHz, respectively.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與方向 3
1.3 研究方法 4
1.4 論文大綱 4
第二章 微波基本理論 6
2.1 簡介 6
2.2 傳輸線基本概念 6
2.3 S參數 9
2.4 功率增益方程式 11
2.4.1 相關參數簡介 11
2.4.2 功率轉移增益 13
2.4.3 可用功率增益 19
2.4.4 操作功率增益 20
2.5 穩定度分析 20
2.5.1 共振與震盪條件.. 21
2.5.2 雙埠網路穩定度分析 22
2.5.3 輸出穩定圓 24
2.5.4 輸入穩定圓 27
2.6 雜訊分析 29
2.6.1 雜訊種類 29
2.6.2 .熱雜訊 30
第三章 在2.4GHz-2.5GHz之LNA電路模擬與設計 35
3.1 概述 35
3.2 電晶體的基本介紹 35
3.3 直流偏壓與電路結構 36
3.4 電路穩定度之分析 39
3.5 雜訊指數與S參數之模擬 41
3.6 實驗結果與分析 46
3.6.1 電路板接地佈局 47
3.6.2 電路板佈局改良與量測 48
3.6.3 實驗與模擬結果之分析 51
3.7 心得與討論 53
第四章 在5GHz-6GHz之LNA電路模擬與設計 54
4.1 概述 54
4.2 電路穩定度之分析 54
4.2.1 去耦與旁路電容之分析 55
4.2.2 穩定度分析 56
4.3 電路板接地佈局影響 58
4.4 雜訊指數與S參數之模擬 59
4.4.1 雜訊指數與增益之分析 59
4.4.2 VSWR與雜訊指數之分析 60
4.4.3 雜訊指數與S參數之模擬 62
4.5 實驗與模擬結果之分析 65
4.5.1 實驗結果之量測 65
4.5.2 實驗與模擬結果之分析 67
4.6 心得與討論 69
第五章 在2.4GHz至6GHz之LNA電路模擬與設計 70
5.1 概述 70
5.2 電路穩定度之分析 70
5.2.1 穩定電阻之分析 70
5.2.2 穩定度之模擬 72
5.3 穩定因子K與增益之分析 73
5.4 寬頻匹配電路設計 74
5.5 雜訊指數與S參數之模擬 75
5.6 實驗結果與分析 78
5.6.1 實驗結果之量測 78
5.6.2 實驗與模擬結果之分析 80
5.7 心得與討論 82
第六章 結論與未來展望 83
參考文獻 85

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