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Subject: search.filters.subject.Complementary Metal Oxide Semiconductor

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    毫米波單邊帶升頻器與寬頻調變器設計
    (2023) 游詠捷; Yu, Yung-Chieh
    隨著通訊世代的演進，第五代行動通訊為了避免壅塞的低頻頻段且希望有較大頻寬將資料傳輸率提升，故已發展至毫米波頻段，其中要將基頻訊號升頻至毫米波頻段，必須藉由射頻收發機中的調變器與混頻器。由於互補式金氧半導體製程(CMOS)的成熟發展，其有低成本、低功耗與高整合度的優點，並能將大部分的射頻電路整合在一起，故本論文使用TSMC 180-nm CMOS RF與TSMC 90-nm CMOS RF製程來實現單邊帶升頻器與寬頻調變器。第一個電路為單邊帶升頻器，透過供給兩顆混頻器正交訊號，產生相位差180˚的輸出訊號，在輸出端便可消除其中一邊頻帶的訊號，此外為了彌補被動式混頻器之損耗，在RF端後級加上一緩衝放大器，採用兩級疊接組態串連的架構，提供大約18.14 dB的高增益與4.54 dB的雜訊指數。整體單邊帶升頻器模擬與量測之特性趨勢相近，在LO驅動功率3 dBm且偏壓0.6 V下，轉換增益為-7.35 dB ± 0.5 dB，頻寬約為26~28 GHz，鏡像拒斥比在-40 dB下的頻寬約為22~29 GHz，整體晶片面積約為1125μm × 730μm。第二個電路為寬頻調變器，透過I/Q調變訊號的方式饋入兩顆混頻器來消除鏡像訊號，並利用巴倫器、二階耦合器與匹配元件等來達成寬頻的鏡像拒斥比。在電晶體偏壓為0.35 V、IF頻率為0.1 GHz、RF頻率為28 GHz、LO驅動功率為10 dBm時，實現轉換增益為-9.31 ± 0.5 dB時，有約27~46 GHz的頻寬，且-40 dB下的鏡像抑制頻寬約為28~42 GHz，擁有寬頻的鏡像抑制效果，整體晶片面積約952μm × 682μm。
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    毫米波之寬頻可變增益放大器與功率放大器設計
    (2023) 陳鈞霖; Chen, Chun-Lin
    隨著全球進入5G通訊的時代，毫米波的研究和發展越來越重要。其中毫米波所擁有的優勢為高速傳輸速率、較寬的頻寬和較低的延遲，因此，毫米波的運用變成眾人的發展目標。本論文將分別使用90-nm互補式金屬氧化物半導體製程和65-nm互補式金屬氧化物半導體製程，來實現主頻為28 GHz的寬頻增益放大器與寬頻功率放大器。第一個電路為28 GHz寬頻增益放大器，使用兩極皆為疊接組態增加整體的增益，同時使用第一級電流控制架構和基極偏壓技術，來達成較寬高的可變增益範圍，在可變增益範圍維持的前提下，使用共振腔及相位反轉技術達到低相位差。在這顆電路中，實現27 GHz～40 GHz的頻寬，增益皆大於16 dB，可變增益範圍皆可達到6.7，而相位差則低於5度。第二個電路為28 GHz寬頻功率放大器，利用兩級串接的方法增加電路的增益，同時利用變壓器來當作匹配網路和功率結合的元件，第二級放大器採用F類來提高效率。當操作頻率為28GHz時，功率增益(Power gain)為25.588 dB，飽和輸出功率(Psat)為16.558 dBm，最大功率附加效率Peak PAE約為44.821 %，1-dB增益壓縮點之輸出功率(OP1dB)約為12.941 dBm，整體靜態電流約為15.64 mA，功率消耗為18.768 mW。
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    阻抗感測器與1.95GHz鏡像抑制混頻器設計
    (2022) 賴新亞; Lai, Hsin-Ya
    隨著通訊世代的演進，手機中射頻前端模組的複雜性呈現指數級的成長，如何提高天線效率在智慧型手機的整體射頻性能是最關鍵的挑戰。其中集成天線的應用較容易受到外部條件改變所影響，進而導致天線與射頻前端間的阻抗不匹配。阻抗不匹配時會降低射頻前端和天線間的功率傳輸並增加通信單元對雜訊的敏感性。因此本論文設計實現之阻抗感測器 (Impedance Sensor)，用來感測環境中是否存在外部干擾，並將阻抗調諧網路設置至最佳的狀態，以便在不同的使用條件下都能夠使裝置運作在較高的效能範圍內。第一顆電路為阻抗感測器，透過定向耦合器 (Directional Coupler) 以及雙端天線結構來提升感測器的解析度。透過雙端天線的二次反射來增加阻抗檢測訊號的變化量，並提出兩種架構來提高對於阻抗感測的敏感度。第二顆電路為鏡像抑制混頻器，採用I/Q 訊號調變的方式消除鏡像訊號，並在IF端加上緩衝放大器來提升整體轉換增益。當LO驅動功率為3 dBm時，在1.5 GHz至2 GHz的鏡像拒斥比皆小於 - 35 dBc，轉換增益為3.863 dB，功耗約為10.8 mW，晶片佈局面積為1.2 mm × 1.14 mm。