Ku-頻段微波覆晶積體化低雜訊放大器

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：14

、訪客IP：18.218.61.16

姓名

林志豪(Chih-hao Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

Ku-頻段微波覆晶積體化低雜訊放大器
(Ku-band MIC Low-noise Amplifiers)

相關論文

★ 電子式基因序列偵測晶片之原型	★ 增強型與空乏型砷化鋁鎵/砷化銦鎵假晶格高電子遷移率電晶體: 元件特性、模型與電路應用
★ 使用覆晶技術之微波與毫米波積體電路	★ 注入增強型與電場終止型之絕緣閘雙極性電晶體佈局設計與分析
★ 以標準CMOS製程實現之850 nm矽光檢測器	★ 600 V新型溝渠式載子儲存絕緣閘雙極性電晶體之設計
★ 具有低摻雜Ｐ型緩衝層與穿透型Ｐ＋射源結構之600V穿透式絕緣閘雙極性電晶體	★ 雙閘極金氧半場效電晶體與電路應用
★ 空乏型功率金屬氧化物半導體場效電晶體設計、模擬與特性分析	★ 高頻氮化鋁鎵/氮化鎵高速電子遷移率電晶體佈局設計及特性分析
★ 氮化鎵電晶體 SPICE 模型建立與反向導通特性分析	★ 加強型氮化鎵電晶體之閘極電流與電容研究和長時間測量分析
★ 新型加強型氮化鎵高電子遷移率電晶體之電性探討	★ 氮化鎵蕭特基二極體與高電子遷移率電晶體之設計與製作
★ 整合蕭特基p型氮化鎵閘極二極體與加強型p型氮化鎵閘極高電子遷移率電晶體之新型電晶體	★ 垂直型氧化鎵蕭特基二極體於氧化鎵基板之製作與特性分析

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文是利用覆晶的技術，來實現MIC的ku-頻段的低雜訊放大器。由於傳統的MIC電路，在高頻電路的應用上，頻段愈高而波長愈短，傳統的鎊線(Wire Bonding)在高頻操作時所產生寄生效應會影響整體電路的特性表現，不再適用。所以採用覆晶的方式來作為主動元件與被動電路的連結，根據先前學長們製作的金錫凸塊(Au-Sn bump)和建立的模型(model)，觀察出在Ku頻段的寄生效應並不嚴重，因此延用之前實驗的數據和模型，來設計的低雜訊放大器。
在製作覆晶式的低雜訊放大器前，必需先確定金錫凸塊模型、RF pad 模型、被動元件。金錫凸塊模型是為了在模擬小訊號特性的需要，更精準的預測小訊號的特性。RF pad 模型的建立，是利用穩懋(WIN)半導體公司所建立的元件大訊號模型，並加上萃取的RF pad模型和金錫凸塊的模型，以模擬大訊號特性。最後被動元件的模擬，是使用安捷倫ADS momentum來進行電磁模擬，預測被動元件的高頻特性，有了以上的三項結果我們即可設計覆晶式低雜訊放大器。
最後完成了三個ku-頻段覆晶式的低雜訊放大器:(1)尺寸2×50 um單級低雜訊放大器其特性分別為 S11 = -12.6 dB、S22 = -18.9 dB、S21 = 9.22 dB、輸出P1dB功率 = 2.81 dBm、NF = 4.02 dB。(2)尺寸2×50 um兩級低雜訊放大器其特性分別為 S11 = -11.7 dB、S22 = -9.4 dB、S21 = 14.6 dB。(3)尺寸4×85um單級低雜訊放大器其特性分別為 S11 = -12 dB、S22 = -14.5 dB、S21 =9 dB、輸出P1dB功率= 3.9 dBm、NF = 3.3 dB。

摘要(英)

In this thesis, microwave integrated circuits (MIC) low-noise amplifier(LNA) in ku-band are demonstrated with flip-chip assembled 0.15 um gate GaAs pseudomorphic high electron mobility transistors (p-HEMTs). When assembling MIC for operation at millimeter-wave frequencies, the use of flip-chip technology is preferable due to its short and stable interconnection as compared with wire bonding. To base on previously research in our lab, we had established the bump model and found relatively low assembly parasitic influence in ku-band.
Before to design LNA, we must establish bump model for small signal simulation and RF pad model with device model for large signal simulation. Passive device with using Agilent-ADS EM simulation were carried out. The ku-band MIC LNA designed using the results of the analysis have been fabricated.
Finally, we demonstrated three ku-band MIC LNAs, and there are one stage LNA with device size 2×50 um has 9.2 dB gain and 4 dB noise figure、two stage LNA with device size 2×50 um has 14.6 dB gain and one stage LNA with device size 4×85 um has 9 dB gain and 3.4 dB noise figure.

關鍵字(中)

★ 低雜訊放大器
★ 覆晶

關鍵字(英)

★ flip chip
★ LNA

論文目次

目錄 i
圖目錄 iii
表目錄 ix
第一章緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機 1
1.3論文架構 2
第二章雜訊分析 4
2.1如何量化雜訊 4
2.2電晶體雜訊來源 5
2.3等效雜訊溫度與雜訊指數 7
2.4雙埠網路的雜訊模型 12
第三章覆晶的應用與被動電路模擬與製作 14
3.1覆晶凸塊的分析 14
3.2RF Pad effect分析 21
3.3被動電路的設計與製作 25
第四章Ku-band (12~18 GHz) 覆晶低雜訊放大器 41
4.1不同元件尺寸增益與雜訊分析 42
4.2電路穩定性考量與Γs,opt 45
4.3單級(2×50 um)低雜訊放大器設計 53
4.4兩級(2×50 um)低雜訊放大器設計 61
4.5單級(4×85 um)低雜訊放大器模擬與量測 68
第五章結論 73
參考文獻 74
附錄A低頻耗損匹配與寬頻匹配放大器 77

參考文獻

[1] Behzad Razavi, “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITION Electrical Engineering Series, 2000
[2] 呂學士, 本城和彥, “微波通訊半導體電路,” 金華, 民國90年.
[3] D. M. Pozar, “Microwave Engineering, 2nd Ed.”, John Wilev & Sons, Inc., 1998
[4] THOMAS H.LEE, “THE DESIGN OF CMOS RADIO-FREQUENCY INTEGRATED CIRCUITS, 2nd Ed “, Cambridge University Press, 2004
[5] JERRY JORDNA, “GOLD STUD BUMPS IN FLIP-CHIP APPLICATIONS”, 2002 IEEE International Electronics Manufacturing Technology Symposium, San Jose , CA, July 2002.
[6] 李啟賢“利用覆晶技術與單石微波積體電路製作之Ka / V頻段放大器”碩士論文, 國立中央大學, 民國九十五.
[7] Y. Arai, M. Sato , H. T. Yamada, T. Hamada , K.Nagai and H.I.F, “60-GHz Flip-Chip Assembled MIC Design Considering Chip-Substrate Effect”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, pp. 2261-2266, Dec 1997.
[8] Chris Duff, Robin Sloan “Lumped Equivalent Circuit De-Embedding of GaAs Structures”, 2002 IEEE Electron Devices for Microwave and Optoelectronic Applications
[9] RAINEE N. SIMONS, “Coplanar Waveguide Circuits, Components, and Systems”, WILEY, 2002.
[10] 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, pp. 47-56, Jan.1980
[11] S.Gevorgain , L.J.P. Linner and E.L.Kollberg, ”CAD Models for Shielded Multilayered CPW”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech, Vol. 43, pp. 772-779. Apr. 1995.
[12] 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
[13] 袁杰,“高頻電路分析與設計“, 全威圖書有限公司, 1997
[14] K. Honjo and Y. Takayama, “GaAs FET untrabroad-band amplifier for Gbit/s data rate system,” IEEE Trans. MTT, vol. 29, pp. 629-636, July 1981
[15] Yusuke Inoue, M. Sato, “Toshihiro Ohki, Kozo Makiyama, A 90-GHz InP-HEMT Lossy Match Amplifier With a 20-dB Gain Using a Broadband Matching Technique“, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 40, Oct. 2005
[16] H. Shigematsu, N. Yoshida, M. Sato, T. Hirose, and Y. Watanabe,”45-GHz distributed amplifier with a linear 6-Vp-p output for a 40-Gb/s LiNbO modulator driver circuit,” in IEEE Int. GaAs Symp. Dig., vol. 1, pp. 137–140,June 2001 .
[17] M. Leich, M. Ludwig, H. Massler, A. Hulsmann, and M. Schlechtweg,“Two-stage ultra-broadband driver for optical modulator,” Electron.Lett., vol. 36, pp. 1862–1863, Oct. 2000.
[18] Kuo-Liang Deng and Tian-Wei Huang, “Design and Analysis of Novel High-Gain and Broad-Band GaAs pHEMT MMIC Distributed Amplifiers With Traveling-Wave Gain Stages”, IEEE Trans.Microwave Theory Tech, vol. 51, Nov. 2003
[19] Y. Baeyens, G. Georgiou, J. S. Weiner, A. Leven, V. Houtsma, P.Paschke, Q. Lee, R. F. Kopf, Y. Yang, L. Chua, C. Chen, C. T. Liu, and Y.-K. Chen, “InP D-HBT ICs for 40-Gb/s and higher bit rate lightwave transceivers,”IEEE J. Solid-StateCircuits, vol. 37, pp. 1152–1158,Sept. 2002.
[20] S. Masuda, T. Hirose, T. Takahashi, M. Nishi, S. Yokokawa, S. Iijima,K. Ono, N. Hara, and K. Joshin, “An over 110-GHz InP HEMT flip-chip distributed baseband amplifier with inverted microstrip line structure for optical transmission systems, in GaAs Symp. Dig., pp. 99–102, 2002.

指導教授

辛裕明(Yue-ming Hsin)

審核日期

2007-7-11

推文