| 研究生: |
王胤晴 Yin-Ching Wang |
|---|---|
| 論文名稱: |
毫米波頻段共平面波導微波電路與積體電路之設計 Millimeter wave CPW passive circuits and MMICs |
| 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 - 通訊工程學系 Department of Communication Engineering |
| 畢業學年度: | 91 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 128 |
| 中文關鍵詞: | 共平面波導 、微波電路 、積體電路 、毫米波頻段 |
| 外文關鍵詞: | MMICs, passive circuits, CPW, Millimeter wave |
| 相關次數: | 點閱:13 下載:0 |
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摘 要
本論文目的主要是在利用共平面波導易於接地,串接電路比一般微帶線容易設計,且與主動元件共平面,易於製作的特性,配合low-k介電材料苯並環丁烯(benzocyclobutene) 低介電常數(k~2.65)、低正切損耗(loss tangent~0.0008)、與金屬及基板附著度良好,易於貫孔及多層金屬製程的特性,設計並製作毫米波頻段不連續電路t-junction、低通與帯通濾波器、Lange coupler與MIC增益放大器等電路於陶瓷基板(Al2O3)上。
在濾波器設計方面,我們是利用開路端並聯傳輸線配合巴特渥斯濾波器原型設計低通濾波器;至於帯通濾波器則是利用四分之一波長短路端並聯傳輸線配合導納反轉器進行設計,並針對製程難易度改良原有架構。在Lange coupler設計方面,除了設計了一個常見的共平面波導的架構外,也針對面積縮小化設計一個新的架構。而MIC增益放大器則是採用穩懋公司所製造的主動元件PHEMT,利用打線的方式將主動元件與自行設計製作的匹配網路連在一起。以上電路佈局都是利用電磁模擬軟體進行模擬,並將量測與模擬結果進行比較分析。
在第五章的部分則是配合穩懋公司所提供的PHEMT MMIC製程,設計一壓控震盪器與一平衡式功率放大器。壓控振盪器是利用並聯回授的方式設計,而可變電容的部分則是利用閘極與汲極接面電容Cgd,經由調整閘極偏壓的方式調整其電容值,進而改變振盪器的操作頻率。而平衡式功率放大器則是由Lange coupler與兩級功率放大器所構成。Lange coupler的加入,可使得功率放大器穩定性與線性度提高,且輸出功率為單一功率放大器的兩倍。以上兩個電路的設計都是利用模擬軟體進行模擬,並將量測與模擬結果進行比較分析。
從以上電路之設計模擬與特性量測結果的吻合度觀察,我們可以驗證陶瓷基板上在毫米波頻段薄膜製程技術之可行性,並藉由PHEMT MMIC製程的提供,使得我們更了解射頻電路的設計,並期望朝著整合包括接收端與發射端之射頻前端電路來努力。
參考文獻
[1] C. P. Wen, “Coplanar waveguide: A surface strip transmission line
suitable for nonreciprocal gyromagnetic device application,” IEEE
Trans. Microwave Theory Tech., vol. 17, pp. 1087-1090, Dec. 1969.
[2] C.Veyres and V.F.Hanna,”Extension of the Application of Conformal Mapping Techniques to Coplanar Lines with Finite Dimension,”Int.J.Electron,Vol.48,No.1,pp.47-56,Jan.1980
[3] S.Gevorgain , L.J.P. Linner and E.L.Kollberg,”CAD Models for Shielded Multilayered CPW,”IEEE Trans.Microwave Theory Tech,Vol43,No.4,pp.772-779.April 1995.
[4] Book name”FOUNDATIONS OF INTERCONNECT AND MICROSTRIP DESIGN”, Tuthor:T.C.EDWARDS AND M.B.STEER, Publishing house:WILEY
[5] Rayit,A.K, Characteristics and Applications of Coplanar Waveguide and its Discontinuities ,PHD Dissertation , University of Bradford(UK),1997.
[6] Open and short circuits in coplanar MMIC''s
Beilenhoff, K.; Klingbeil, H.; Heinrich, W.; Hartnagel, H.L.;
Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 41 Issue: 9 , Sep 1993
Page(s): 1534 -1537
[7] Computation of equivalent circuits of CPW discontinuities using quasi-static spectral domain method
Mirshekar-Syahkal, D.;
Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 44 Issue: 6 , Jun 1996
Page(s): 979 –984
[8] A class of novel uniplanar series resonators and their implementation in original applications
Hettak, K.; Dib, N.; Sheta, A.-F.; Toutain, S.;
Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 46 Issue: 9 , Sep 1998
Page(s): 1270 -1276
[9] Transmission lines and passive elements for multilayer coplanar circuits on silicon
Warns, C.; Menzel, W.; Schumacher, H.;
Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 46 Issue: 5 , May 1998
Page(s): 616 -622
[10] A three-dimensional finite-difference calculation of equivalent capacitances of coplanar waveguide discontinuities
Naghed, M.; Wolff, I.;
Microwave Symposium Digest, 1990., IEEE MTT-S International , 8-10 May 1990
Page(s): 1143 -1146 vol.3
[11] Equivalent capacitances of coplanar waveguide discontinuities and interdigitated capacitors using a three-dimensional finite difference method
Naghed, M.; Wolff, I.;
Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 38 Issue: 12 , 8-10 May 1990
Page(s): 1808 –1815
[12] G.Gonzalez , “Microwave transistor Amplifier Analysis and Design” ,Prentice Hall, 1994, p209.
[13] 書名:微波通訊半導體電路,原著:本城和彥,編譯:呂學士,出版社:全華科技圖書股份有限公司
[14] G.D. Vendelin, A.M. Pavio, U.L. Rohde, Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques, John Wiley & Sons, Inc.,1990.
[15] 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
[16] 何建廷, ” 氧化鋁基板上微波功率放大器之研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 2000
[17] 吳瑞峰, ” 氧化鋁基板上積體化被動元件及其微波電路設計與研製,”碩士論文,國立中央大學, 2002
[18] 蘇碩彬,”異質接面雙極性電晶體之大訊號模型建立及其在功率放大器之應用,”碩士論文,國立中央大學, 2002
[19] 張文華,”共面波導帶通濾波器之研究,”碩士論文,國立台灣大學,2000
[20] 張振元,”共面波導帶通濾波器之設計,”碩士論文,國立台灣大學, 2001
[21] 簡練,”共平面波導Ka頻段低雜訊與功率放大器之研製,”碩士論文,國立交通大學,2000
[22] 吳宏龍,”共平面波導Ka頻段次諧波混頻器,”碩士論文,國立交通大學,2000
[23] 書名:微波工程,原著:David M.Pozar,譯者:郭仁財,出版社:高立圖書有限公司