(3.238.250.105) 您好!臺灣時間:2021/04/18 19:34
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:黃可登
研究生(外文):Ke-Deng Huang
論文名稱:應用於毫米波偵測器與通訊之互補式金氧半高頻接收器之設計
論文名稱(外文):Design of CMOS High-Frequency Receiver for Millimeter-Wave Detector and Communication
指導教授:傅家相
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:接收器
外文關鍵詞:Receiver
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:45
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
此論文主要設計一主被動整合接收器,應用於Ka-Band短距離脈衝雷達的接受器部分,總共完成了四個電路,第一顆提出一個利用90 nm CMOS製程之低成本之35-GHz功率偵測器電路,裡面包含了35-GHz 低雜訊放大器、35-GHz 偵測器兩大電路。在低電壓、低功率的要求下,量測後能提供300K等級的Responsivity且在1 Gb/s調變訊號下有50%以上的Duty cycle,雜訊等效功率也有12.6 fW/√Hz,並且在後續計畫的要求下,我們提出第二顆電路在低雜訊放大器前加入切換器,並且在偵測器後方加入五級中頻放大器,最終接收機輸出端在1GHz的調變下有6 GV/W 的電壓響應度 且雜訊等效功率低於3.5 aw/√Hz。

接下來在第三顆提出一個低成本之35-GHz主被動整合接收器,利用90 nm CMOS製程,電路架構包含了35-GHz三級的低雜訊放大器、雙平衡吉伯特混頻器、差動放大器、偵測器等電路,其電壓響應度達到1.2 MV/W,雜訊等效功率也有12 fW/√Hz,轉換增益有34.4 dB,雙邊帶雜訊指數為7.6 dB。接下來的電路為了在低輸入能量,卻需偵測到約0 dBm得訊號要求下,提出第四顆電路,在電路最前端加入Switch量測隔離度和輸入損耗以方便日後須整合TX的需求,在低雜訊放大器部分加入一級疊接放大器,之後加入差動放大器,使得電路分為兩路:一路為偵測器與中頻放大器,一路為混頻器,整體的結果有達到1Gb/s調變訊號下有50%以上的Duty cycle,且Vpp可達到約1 V,並且在輸出100 MHz 的中頻訊號可達到45 dB 的轉換增益與雙邊頻帶雜訊7.6 dB,在偏壓1.2 V 情況下只有45.8 mW之功耗。
此論文主要設計一主被動整合接收器,應用於Ka-Band短距離脈衝雷達的接受器部分,總共完成了四個電路,第一顆提出一個利用90 nm CMOS製程之低成本之35-GHz功率偵測器電路,裡面包含了35-GHz 低雜訊放大器、35-GHz 偵測器兩大電路。在低電壓、低功率的要求下,量測後能提供300K等級的Responsivity且在1 Gb/s調變訊號下有50%以上的Duty cycle,雜訊等效功率也有12.6 fW/√Hz,並且在後續計畫的要求下,我們提出第二顆電路在低雜訊放大器前加入切換器,並且在偵測器後方加入五級中頻放大器,最終接收機輸出端在1GHz的調變下有6 GV/W 的電壓響應度 且雜訊等效功率低於3.5 aw/√Hz。

接下來在第三顆提出一個低成本之35-GHz主被動整合接收器,利用90 nm CMOS製程,電路架構包含了35-GHz三級的低雜訊放大器、雙平衡吉伯特混頻器、差動放大器、偵測器等電路,其電壓響應度達到1.2 MV/W,雜訊等效功率也有12 fW/√Hz,轉換增益有34.4 dB,雙邊帶雜訊指數為7.6 dB。接下來的電路為了在低輸入能量,卻需偵測到約0 dBm得訊號要求下,提出第四顆電路,在電路最前端加入Switch量測隔離度和輸入損耗以方便日後須整合TX的需求,在低雜訊放大器部分加入一級疊接放大器,之後加入差動放大器,使得電路分為兩路:一路為偵測器與中頻放大器,一路為混頻器,整體的結果有達到1Gb/s調變訊號下有50%以上的Duty cycle,且Vpp可達到約1 V,並且在輸出100 MHz 的中頻訊號可達到45 dB 的轉換增益與雙邊頻帶雜訊7.6 dB,在偏壓1.2 V 情況下只有45.8 mW之功耗。
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 感測器及毫米波通訊應用 1
1.2 接收器架構比較 3
1.4 研究動機 6
1.3 論文架構 8
第二章 Dicke接收器 9
2.1 雜訊與功率匹配 9
2.2 低雜訊放大器與功率偵測器 14
2.2.1 系統架構 14
2.2.2 低雜訊放大器電路設計 14
2.2.3 功率偵測器 15
2.2.4 輸出緩衝器(Output Buffer) 20
2.3 35G-Hz 低雜訊放大器與功率偵測器之佈局 22
2.4 35G-Hz 低雜訊放大器與功率偵測器模擬與量測結果 25
2.4.1 量測考量與架設 25
2.4.2 量測與模擬結果 27
2.5 電路改良與系統整合 31
2.5.1 系統架構 31
2.5.2 低雜訊放大器 32
2.5.3 單刀雙擲切換器 34
2.5.4 中頻放大器 35
2.5.5 功率偵測器 38
2.6 Dickes前端接收器模擬與量測結果 39
2.6.1 量測考量與架設 39
2.6.2 量測與模擬結果比較 40
第三章 主被動整合接收器 46
3.1 系統架構 46
3.2 電路設計與架構 47
3.2.1 低雜訊放大器 47
3.2.2 差動放大器 48
3.2.3 功率偵測器 49
3.2.4 雙平衡式混頻器 50
3.2.5 緩衝器 54
3.3 主被動整合接收器佈局考量 55
3.4 主被動整合接收器量測與模擬結果 57
3.4.1 量測考量與架設 57
3.4.2 量測與模擬結果 61
3.5 架構改良與更新 70
3.6 電路佈局考量 71
3.7 量測考量與模擬結果 72
第四章 結論與未來展望 82
4.1 結論 82
4.2 未來展望 82
參考文獻 83
[1] T. Tsukizawa et al., "A fully integrated 60GHz CMOS transceiver chipset based on WiGig/IEEE802.11ad with built-in self calibration for mobile applications", IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. Dig. Tech. Papers (ISSCC), pp. 230-231, Feb. 2013.
[2] T. S. Rappaport et al., "Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work!",IEEE Access, vol. 1, pp. 335-349, May 2013.
[3] P. H. Siegel, “Terahertz technology,” IEEE Trans. Microwave. Theory Technology., vol. 50, no. 3,pp. 910-928, Mar. 2002.
[4] P. H. Siegel, “Terahertz technology in biology and medicine,” IEEE Trans. Microw.Theory Techn., vol. 52, no. 10, pp. 2438-2447, Oct. 2004.
[5] M. Tonouchi, “Cutting-edge terahertz technology,” Nature Photonics, vol. 1, pp. 97-105,Feb. 2007.
[6] H.-J. Song and T. Nagatsuma, “Present and future of terahertz communications,” IEEETrans. THz Sci. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 256-263, Sep. 2011.
[7] P.-J. Peng, et al., “A 94-GHz 3D imager radar engine with 4TX/4RX beamforming scan technique in 65nm CMOS technology,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 50, no. 3, pp. 656-668, Mar. 2015.
[8]B.-H. Ku, et al., “A 77-81-GHz 16-element phased-array receiver with +-50° beam scanning foradvanced automotive radars,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 62, no. 11, pp. 2823–2832, Nov.2014.
[9]L. Aluigi, D. Pepe, and D. Zito, “K-band SiGe dual-input LNA and detector for SoC radiometers for remote sensing of atmosphere,” in Proc. IEEE ICECS, Monte Carlo, Monaco, Dec. 2016, pp. 332–335.
[10]L. Gilreath, V. Jain, and P. Heydari, “Design and analysis of a W-band SiGe direct-detection-basedpassive imaging receiver,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 46, no. 10, pp. 2240-2252, Oct. 2011.
[11] L. Zhou et al., “A W-band CMOS receiver chipset for millimeter-wave radiometer systems,” IEEE J.Solid-State Circuits, vol. 46, no. 2, pp. 378-391, Feb. 2011.
[12] C.-L. Ko, C.-H. Li, C.-N. Kuo, M.-C. Kuo, D.-C. Chang, "A 8-mW 77-GHz band CMOS LNA by using reduced simultaneous noise and impedance matching technique", Proc. IEEE Int. Symp. Circuits Syst., pp. 2988-2991, May 2015
[13] J.-H. Tsai, W.-C. Chen, T.-P. Wang, T.-W. Huang, H. Wang, " A miniature Q -band low noise amplifier using 0.13-CMOS technology ", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 16, no. 6, pp. 327-329, Jun. 2006.
[14]H.-C. Yeh, Z.-Y. Liao, H. Wang, "Analysis and design of millimeter-wave low-power CMOS LNA with transformer-multicascode topology", IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 59, no. 12, pp. 3441-3454, Dec. 2011.
[15] C. Geha, C. Nguyen, J. Silva-Martinez, " A wideband low-power-consumption 22-32.5-GHz 0.18- \$mu\$ m BiCMOS active balun-LNA with IM2 cancellation using a transformer-coupled cascode-cascade topology ", IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 65, no. 2, pp. 536-547, Feb. 2017.
[16] R. Garg, A. S. Natarajan, "A 28-GHz low-power phased-array receiver front-end with 360° RTPS phase shift range", IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 65, no. 11, pp. 4703-4714, Jun. 2017.
[17] L. Aluigi, D. Pepe, D. Zito, "K-band SiGe dual-input LNA and detector for SoC radiometers for remote sensing of atmosphere", Proc. IEEE ICECS Monte Carlo Monaco, pp. 332-335, Dec. 2016.
[18] L. Aluigi, F. Alimenti, P. Gallagher, D. Zito, "Impact of switching on design of Ka-band SoC Dicke radiometer for space detection of solar flares", Proc. ISSC, pp. 1-4, Jun. 2015.
[19] L. Aluigi, D. Pepe, F. Alimenti, D. Zito, "K-band SiGe system-on-chip radiometric receiver for remote sensing of the atmosphere", IEEE Transaction on Circuit and Systems-I: Regular Paper, vol. 64, no. 12, pp. 3025-3035, Dec. 2017.
[20]Sarkas et al., "Silicon-Based radar and imaging sensors operation above 120 GHz, "IEEE MIKON , May. 2012.
[21]C. Liu et al., "A Ka-band single-chip SiGe BiCMOS phased-array transmit/receive front-end", IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 64, no. 11, pp. 3667-3677, Nov. 2016.
[22] Z. Li, J.Cao, Q. Li, Z. Wang,” A Wideband Ka-band Receiver Front-End in 90-nm CMOS Technology”, Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), Dec. 2013
[23] F. Aflatouni, H. Hashemi, "A low power Ka-band receiver front-end in 0.13-µm SiGe BiCMOS for space transponders", Proc. Compound Semiconductor Integr. Circuit Symp., pp. 1-4, Oct. 11-14, 2009.
[24] A. Parsa, B. Razavi, "A 60 GHz CMOS receiver using a 30 GHz LO", IEEE ISSCC Dig. Tech. Papers, pp. 190-191, Feb. 2008
電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20240611)
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關論文
 
無相關期刊
 
無相關點閱論文
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔