剖風儀之關鍵零組件－低雜訊放大器之研製

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謝昭平(Chao-Ping Hsieh) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

剖風儀之關鍵零組件－低雜訊放大器之研製
(Key component of wind profiler-the develop of LNA)

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摘要(中)

本論文主要探討共平面波導不連續（Discontinuity）的結構特性，應用不連續結構等效之集總元件，設計剖風儀（Wind Profiler）低雜訊放大器之匹配網路。由於剖風儀使用之低雜訊放大器數量繁多，共平面結構可以簡化設計與製作的程序。使用印刷電路板製作可以減少製作的誤差，提高低雜訊放大器特性的一致性。
本文中使用IE3D完成共平面波導不連續結構模擬，使用ADS電路模擬軟體設計出不連續結構的等效電路與低雜訊放大器，並以FR4基板實現共平面波導不連續結構與低雜訊放大器。比較模擬與實作結果的一致性，確認共平面波導不連續結構特性以完成低雜訊放大器的阻抗匹配。

摘要(英)

In the thesis, the characteristics of coplanar waveguide(CPW) discontinuities are studied and applied on the matching networks of low noise amplifiers(LNA) at 1.3 GHz. First, the LNA is designed using ADS software. In the design, all the components are lumped elements. Then, all the lumped components are replaced with CPW discontinuities as much as possible. The circuital values corresponding to the CPW discontinuities are obtained using IE3D electromagnetic simulation software. All the designs are verified by measurements. The simulation and measurement results are in good agreement.

關鍵字(中)

★ 低雜訊放大器
★ 剖風儀
★ 共平面波導

關鍵字(英)

★ Wind Profiler
★ LNA
★ CPW

論文目次

摘要………………………………………………………………………I
致謝……………………………………...…………………………III
圖形列表……………………………………………………………..…VI
表格列表………………………………………………………..….VIII
第一章序論……………………………………….…..………………...1
第二章共平面波導不連續結構的特性分析………...……………..….4
2.1 共平面波導簡介………………………………….……………...…….……4
2.1.1 結構…………………………………………………………………..4
2.1.2 優點…………………………………………………………………..4
2.2 集總元件值計算………………………………………………………….…4
2.2.1 串聯元件電路……………………………………………………..…5
2.2.2 並接元件電路………………………………………………………..7
2.2.3 集總元件計算值的盲點……………………………………………..8
2.3 共平面波導不連續結構的等效電路……………………………………….8
2.3.1 等效串聯電感之不連續結構……………………………………..…9
2.3.2 等效串聯電容之不連續結構……………………………………....10
2.3.3 等效並聯電感之不連續結構…………………………………...….11
2.3.4 等效並聯電容之不連續結構………………………………...…….12
2.4 共平面波導不連續結構的實作……………………………………….…..13
2.4.1 TRL校正技術……………………………………………………….13
2.4.2共平面波導不連續實作與測量…………………………………….15
2.5 結語…………………………………………………………………...……19
第三章低雜訊放大器設計與製作……………………………………..20
3.1 低雜訊放大器設計原理……………………………………………….…..20
3.2 低雜訊放大器模擬……………….………………………………………..21
3.2.1 直流偏壓點的選擇…………………………………………………21
3.2.2 直流偏壓迴路設計…………………………………………..……..22
3.2.3 電路穩定度分析………………………………………………..…..23
3.3 低雜訊放大器的實作………………………………………………..…….26
3.3.1 單層電路基板低雜訊放大器架構…………………………………26
3.3.2 雙層電路基板低雜訊放大器架構…………………………………28
3.3.3 雙層電路基板低雜訊放大器的測量………………………..……..30
第四章共平面波導不連續結構應用於阻抗匹配網路………………32
4.1 集總元件設計之匹配網路…………………………………………...……32
4.1.1 數學解析求解集總元件值……………………………………..…..32
4.1.2 史密斯圖求解集總元件值……………………………………..…..35
4.2 共平面波導不連續結構之匹配網路……………………………..……….37
4.2.1 匹配電路模型之設計…………………………………………...….37
4.2.2 共平面波導不連續結構之轉換…………………………...……….38
4.2.3 輸入端阻抗匹配之共平面波導不連續結構……………………....40
4.3 低雜訊放大器連結共平面波導不連續結構之製作…………………..….42
4.4 共平面波導不連續結構與集總元件匹配網路比較………………...……46
第五章結論……………………………………………………………47
參考文獻…………………………………………………..……………48

參考文獻

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[2] R.N. Simons, Coplanar Waveguide Circuits, Components, and Systems, John Wiley & Sons, Inc., 2001.
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[4] 高銘鴻, “共平面波導集總元件設計, “ 碩士論文,國立中央大學, 2003.
[5] A.K. Sharma and H. Wang, “Experimental Models of Series and Shunt Elements in Coplanar MMICs, “ IEEE MTT-s Int. Microwave Symp. Dig., Vol. 3, pp.1349-1352, June 1-5, Albuquerque, NM, 1992.
[6] “Low Noise Enhancement Mode Pseudomorphic HEMT in a Surface Mount Plastic Package,” Agilent data sheet, ATF-54143, Agilent Technologies, Inc., 2003.
[7] “E-pHEMT GaAs FET Low Noise Amplifier Design for 1.575 GHz GPS Applications,“ Application Note 1376, Agilent ATF-55143 ,Agilent Technologies, Inc., 2003.
[8] “In-fixture Microstrip Device Measurements Using TRL* Calibration,” Product Note PN 8720-2, Product Note PN 8720-2, Agilent Technologies, Inc., 2000.
[9] C.J. Georgopoulos, RF and Mircowave Matching Tehcniques, Interference Control Technologies, Inc., 1990.
[10] K.C. Gupta, R. Garg, I. Bahl and P. Bhartia, Microstrip Lines and Slotlines, Second Edition, Artech House, 1996.
[11]T.C. Edwards and M.B. Steer, Foundations of Interconnect and Microstrip Design, Third Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2000.
[12]IE3D version 9.0, Zeland Sofware Inc., 2002
[13]ADS version 2002, Agilent Inc., 2002

指導教授

丘增杰(Tsen-Chieh Chiu)

審核日期

2004-6-29

推文