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研究生： 吳瑞峰
Re-Fong Wu
論文名稱： 氧化鋁基板上積體化被動元件及其微波電路設計與研製
3-D thin film microwave circuit on Al2O3 substrate by a BCB process
指導教授： 詹益仁
Yi-Jen Chan
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 84
中文關鍵詞： 被動元件 、氧化鋁基板 、微波電路
外文關鍵詞： microwave circuit, Inductor
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    • 摘 要
    本論文目的為高品質電感及電容製程更加穩定的研製，並完成包含此電容電感的MIC低通濾波器、帶通濾波器及集總式平衡器，最後更設計了一主動式電路放大器。利用氧化鋁的高阻值特性，以其為基板的M-2D電感可達到很高的品質因數，本論文建立了10種不同電感，其中包括了各電感的等效電路模型參數值、最大品質因數與共振頻率。而本論文亦建立了以電容邊長為變數的電容模型。利用開發出來的氧化鋁基板薄膜製程技術，我們結合M-2D電感與MIM電容，設計及製作了低通濾波器、帶通濾波器及平衡器，其模擬與實測結果有不錯的吻合度。而電磁模擬軟體更可將電路佈局的效應考慮進來，可令模擬結果和實作結果更加吻合。而在放大器方面，量測方面包含了放大器的小訊號S參數、輸出必v及必v1dB壓縮點、第三階交互調變截斷點。也利用電磁模擬軟體模擬電路特性，並和量測結果比較。以期將來能更準確地預測電路特性，設計出高品質的微波積體電路。

    目 錄 第一章 序論…………………………………………………………1 §1.1研究動機…………………………………………………………1 §1.2論文綱要…………………………………………………………4 第二章 被動元件電感及電容之設計與製作………………………5 §2.1簡介…………………………………………………………5 §2.2製程的步驟………………………………………………………5 §2.3品質因數的定義…………………………………………………9 §2.4螺旋形電感之模型建立………………………………………10 §2.4.1電感模型之參數萃取……………………………………10 §2.4.2 M-2D電感品質因數之換算………………………………13 §2.4.3 利用電磁模擬軟體模擬M-2D電感的特性…………… 16 §2.5 MIM電容之設計與模型建立…………………………………18 §2.5.1簡介………………………………………………………18 §2.5.1 電容之等效模型與高頻參數的萃取…………………… 19 §2.6 結語……………………………………………………………23 第三章 MIC被動式濾波器及平衡器設計與製作…………………24 §3.1簡介……………………………………………………………24 §3.2低通及帶通濾波器的重要規格………………………………25 §3.3 低通及帶通濾波器的設計方法……………………………… 26 §3.4 低通濾波器與帶通濾波器的設計與模擬…………………… 31 §3.4.1 低通濾波器的設計與模擬……………………………… 31 §3.4.2 帶通濾波器的設計與模擬……………………………… 36 §3.5平衡器的設計與模擬………………………………………… 40 §3.5.1 平衡器的原理…………………………………………… 40 §3.5.2 平衡器之設計與模擬結果……………………………… 44 §3.6 量測結果…………………………………………………… 52 §3.6.1 低通濾波器量測結果…………………………………… 52 §3.6.2 帶通濾波器量測結果…………………………………… 55 §3.6.3集總平衡器量測結果…………………………………… 57 §3.6 結語…………………………………………………………… 65 第四章 5.2 GHz MIC單級放大器設計與製作……………………66 §4.1簡介…………………………………………………………66 §4.2放大器的基本原理……………………………………………67 §4.2.1放大器的組態……………………………………………67 §4.2.2放大器穩定性的考量……………………………………67 §4.2.3必v增益…………………………………………………70 §4.3 5.2 GHz放大器之電路設計…………………………………72 §4.3.1微波放大器設計流程……………………………………72 §4.3.2 直流偏壓網路…………………………………………73 § 4.4 放大器製作與量測……………………………………………76 §4.4.1放大器的量測……………………………………………76 § 4.5 結語……………………………………………………………80 第五章 結論…………………………………………………………81 參考文獻………………………………………………………………83

    參考文獻
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    士論文, 國立中央大學, 1998.
    [2] 游銘傑, ”氧化鋁基板薄膜元件及高頻電路之製作,” 碩士論文,
    國立中央大學, 1999
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    [4] 邱思函, ”氧化鋁基板上積體化微波降頻器電路之研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 2000
    [5] 何建廷, ” 氧化鋁基板上微波必v放大器之研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 2000
    [6] 王洲仁, ” 氧化鋁基板微波電路積體化之2.4GHz接收端模組研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 2000
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    Quadrature Hybrid and its Circuit Application,”IEEE J.
    of Solid-StateCircuits,vol.26,NO.10,Oct.1991,pp.
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    [11] Chen Y. HO,“Design of Lumped Quadrature Couplers,”Microwave J., vol.22, NO.9, 1979, pp.67-70.
    [12] 戴奎生,”微波電晶體電路設計,” 全華科技圖書
    [13] G. Gonzalez , “Microwave transistor Amplifier Analysis and Design” , Prentice Hall, 1994

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