博碩士論文 945201039 詳細資訊




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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)
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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
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指導教授 辛裕明(Yue-ming Hsin) 審核日期 2007-7-11
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