學位論文
Permanent URI for this collectionhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/73890
Browse
4 results
Search Results
Item 應用於5G行動通訊之38GHz混頻器設計(2020) 劉文弘; Liu, Wen-Hung本論文研究內容為實現兩顆應用於第五代行動通訊系統之升頻混頻器，皆使用TSMC 65nm CMOS製程，設計頻段皆為38 GHz，此為第五代行動通訊極有可能在未來開放的頻段之一，第二章會大致介紹混頻器的主要參數和設計時的參考公式，第三章與第四章分別針對兩顆混頻器做製作過程的描述與特性分析。 第一顆晶片整體面積為0.58 mm × 0.57 mm，使用Fundamental架構並加上LO端線性提升技術(Local Oscillator boosting linearization technique)來研究其功效，中心頻率為38 GHz，在LO驅動功率9 dBm與0.5 V的閘極偏壓下，轉換增益(Conversion Gain)為-8.4 dB，OP1dB(Output Power 1 dB compression point)為-1.5 dBm，在RF(Radio frequency)頻率31-41 GHz間，當LO輸入功率為6 dBm時，轉換增益範圍為-10.4 dB到-11.3 dB間，直流功耗為0 mW。 第二顆晶片整體面積為0.82 mm × 0.52 mm，使用Sub-Harmonic架構並加上LO端線性提升技術來研究其功效，中心頻率為38 GHz，在LO驅動功率10 dBm與0.0 V的閘極偏壓和0.25 V的可變電容偏壓下，轉換增益為-10.4 dB，OP1dB為-9.3 dBm，在RF頻率29-40 GHz間，當LO輸入功率為10 dBm時，轉換增益範圍為-10.5 dB到-10.1 dB，直流功耗為0 mW。Item 3.5 GHz向量合成式相移器與38 GHz鏡像抑制降頻器設計(2019) 林芳銘; Lin, Fang-Ming本論文主要研究領域為應用於第五代行動通訊之相移器與降頻混頻器。目前第五代行動通訊開放6 GHz以下頻段（Sub-6 GHz）及毫米波頻段（mmWave），主要使用頻段為3.5 GHz。當需要高速傳輸時，會轉換至毫米波頻段（mmWave）目前第一步開放28 GHz下一階段將開放38 GHz，目前主要往3.5 GHz以及38 GHz這兩個頻段發展。為了做出高精準度之相移器，採用向量合成式向移器，第二章將簡單介紹各類相移器及項移器主要設計參數，第三章與第四章將對向量合成式相移器進行分析，接著說明兩顆向量合成式之設計與實現。第一顆相移器，使用SiGe18 BiCMOS製作，四相位產生器使用多相位濾波器(PPF)實現。操作頻率在3.5GHz時，插入損耗平均值為-8.89dB，IP1dB為0dBm，功率消耗為18.94mW，相位誤差均方根為0.099度以及振幅誤差均方根值為0.113dB。 第二顆晶片為第一顆晶片的改良，使用TSMC 65nm COMS，能進一步降低插入損耗與功率消耗，針對3.5 GHz做輸出匹配以提高增益並刪去不必要之電晶體。當操作頻率在3.5 GHz時，插入損耗平均值為-3.51dB，IP1dB為0dBm，功率消耗為8mW，相位誤差均方根為0.3612度以及振幅誤差均方根值為0.117dB。 本論文最後一章介紹第三個電路，採用TSMC 65nm COMS製程設計之鏡像抑制降頻器，LO四相位產生器使用傳輸線做為補償，以及對90度耦合器挖地，可以讓90度耦合器的耦合量增加並改善IQ訊號不平衡的問題，IF端四相位合成採用多相位濾波器合成，由於多相位濾波器損耗較大，因此在IF端加上緩衝放大器來提升整體增益、在LO驅動功率為3 dBm，IF頻率為4.3 GHz時，在36 GHz至40 GHz鏡像抑制效果大於35 dB，轉換增益為-5±1 dB。Item 應用於毫米波相位陣列系統之相移器設計(2019) 蕭璿; Hsiao, Hsuan近年來隨著物聯網(Internet of Things, IOT)與第五代行動通訊(5th Generation Mobile Networks, 5G)帶動高速通訊的發展，資料傳輸需要更寬的頻寬來滿足大量傳輸需求，傳輸頻段必須往更高頻段移動，因此高頻訊號先天路徑損耗較大的問題變成必須克服的難題，本論文主要研究毫米波相位陣列系統之相移器設計，利用波束成形(Beamforming)技術來解決高頻傳輸路徑損耗過大問題。 第三章介紹ka頻帶五位元開關式相移器，電路採用電路採用標準0.18-μm 1P6M互補式金屬氧化物半導體製程(Standard 0.18-μm 1P6M CMOS process)實現，其中四個位元採用T橋式相移器架構，另一位元採用高低通網路架構。電路功率消耗為0mW，整體晶片面積為0.84 mm2，操作頻率為26GHz至31GHz，輸入反射係數小於-7.1dB、輸出反射係數小於-5.2dB、RMS相位誤差小於5.37°、RMS振幅誤差小於0.85dB。 第四章為了改善第三章相移頻寬，將90°相移器採用反射式架構，180°相移器採用相位可反相衰減器，其餘位元皆採用T橋式相移器架構。操作頻率為26至31GHz，電路功率消耗為0 mW，整體晶片面積0.64 mm2，輸入反射係數小於-13.4dB，輸出反射係數小於-5.5dB，RMS相位誤差小於3.07°，RMS振幅誤差小於1.06dB。 第五章介紹ka頻帶五位元開關式相移器，電路採用標準65-nm 1P9M互補式金屬氧化物半導體製程(Standard 65-nm 1P9M CMOS process)實現，為了降低相移器之間的負載效應，將180°相移器採用兩個90°T橋式相移器組成，使得五位元相移器皆採用T橋式相移器架構。電路功率消耗為0 mW，整體晶片面積為0.39mm2，操作頻率為36GHz至40GHz，輸入反射係數小於-8.8dB、輸出反射係數小於-8.2 dB、RMS相位誤差小於7.3°、RMS振幅誤差小於1.8 dB。 第六章介紹ka頻帶向量合成式相移器，相移解析度為5Bit，控制電路電壓解析度為6Bit，電路採用標準65-nm 1P9M互補式金屬氧化物半導體製程(Standard 65-nm 1P9M CMOS process)實現，電路功率消耗為6.6mW，整體晶片面積為0.37mm2，操作頻率為36GHz至40GHz，輸入反射係數小於-19.6dB，輸出反射係數小於-5.5dB，RMS振福誤差小於0.17dB，RMS相位誤差小於1.67°。Item 應用於第五代行動通訊之28 GHz相移器與升頻混頻器研究(2017) 林武璇; Lin, Wu-Hsuan本論文主要研究領域為相移器與升頻混頻器。近年來高速通訊蓬勃發展，從過去的語音傳輸，發展至現今影片與龐大資料的傳輸需要更高無線通訊的頻段，以滿足大量的資料傳輸需求，第五代行動通訊為近日研究主流，28 GHz為可能之發展頻段，故本文所設計之電路將以此頻段作為研究重點。 本論文前半段介紹各類相移器，並且針對開關式相移器進行分析，接著說明兩顆五位元開關式相移器之設計與實現。第一顆相移器，其中四個位元採用T橋式相移器，採用高通與低通電路的組合。經過重新設計後的版本，操作頻率為26 GHz至31 GHz時相位誤差均方根小於4.39°以及振幅誤差均方根值小於0.79 dB，在中心頻率28 GHz時，擁有2.72°相位誤差均方根值以及0.61 dB振幅誤差均方根值。 第二顆晶片也是五位元開關式相移器。為了達到增加頻寬的目的，相較於第一版本的90°相移器採用T橋式架構，此電路採用反射式相移器架構，其餘四個位元和第一顆相移器架構相同。操作頻率為26 GHz至31 GHz時相位誤差均方根小於4.06°以及振幅誤差均方根值小於0.88 dB，在中心頻率28 GHz時，擁有2.56°相位誤差均方根值以及0.83 dB的振幅誤差均方根值。 本論文後半段介紹第三個電路，也是最後一顆晶片，升頻混頻器，此電路採用被動式架構以及次諧波混頻架構，以達到高頻寬、低功耗以及高隔離度。中心頻率28 GHz，且LO驅動功率為2.5 dBm時，在24 GHz至38 GHz擁有 dB的轉換增益以及小於70 dB的2LO to RF的隔離度，在LO驅動功率為9 dBm，RF頻率為28 GHz下擁有-21.2 dBm的轉換增益。