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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/47319
標題: | K頻段互補式金氧半導體功率放大器之自動調整偏壓技術研究 Research on Adaptive-Bias Technique for K-Band CMOS Power Amplifier |
作者: | Tzung-Chuen Tsai 蔡宗錞 |
指導教授: | 林坤佑(Kun-You Lin) |
關鍵字: | 功率放大器,24 GHz,K頻段,自動可調技術,高功率附加效率, Power Amplifier,PA,Back-Off Efficiency,24 GHz,K-band,Adaptive-Bias Technique, |
出版年 : | 2011 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 這篇論文題出一個可以使用在K頻段的自動調整偏壓技術,它可以改善互補式金氧半導體功率放大器在小於1-dB壓縮點時的效率。這個自動調整偏壓電路使用一個N型金氧半導體電晶體當作一個會隨著輸入功率而自動可變的電阻,並藉此可變電阻來控制共源級放大器的閘極偏壓。文中分析了此電路的操作原理及細節,並與已發表的其他自動調整偏壓技術做比較。也分析此自動調整偏壓電路的特性來對功率放大器做最佳化的設計。此外,它的使用限制及可調範圍也在此論文中提及。
我們使用180奈米互補式金氧半導體來製作一個使用自動調整偏壓技術在K頻段的兩級放大器。量測的結果,此功率放大器在靜態只有58.6毫瓦的功耗,而在1-dB壓縮點前6 dB的操作點有8.7%的功率附加效率。並且,其具有9 dB的小訊號增益、15.8 dBm的飽和輸出功率以及在1 dB 壓縮點有13.9 dBm的輸出功率和14%的功率附加效率。這是在所有發表過的電路中,使用180奈米互補式金氧半導體製程在1-dB壓縮點前6 dB的操作點有最高附加效率的K頻段功率放大器。 In this thesis, a new adaptive-bias technique is proposed to enhance the back-off efficiency of the K-band CMOS power amplifiers. This technique uses a transistor to be a variable resistor which is automatically adjusted by the input power. The operation detail of the adaptive-bias circuit is investigated, and the comparison of this new technique and the other previously reported adaptive-bias techniques is provided. The characteristics of the adaptive-bias circuit are analyzed and are optimized for the performance of power amplifiers. Besides, the limitation and the adjustable range of this adaptive-bias technique are also mentioned in the analysis. A K-band power amplifier with the proposed adaptive-bias technique is fabricated in 0.18-um CMOS technology. According to the measurement, the proposed PA only consumes 58.6 mW at quiescent state and has 8.7% at the power of 6-dB back-off from P1dB. Compared with the fixed-bias Class-A PA that consumes 90 mW at quiescent state, the proposed PA saves 35% power consumption. The power-added-efficiency at OP1dB is 14% while maintaining 9-dB small-signal gain, 13.9-dBm OP1dB and 15.8-dBm Psat. It is the highest efficiency at the power of 6-dB back-off from P1dB among the reported 0.18-um CMOS power amplifiers above 20 GHz. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/47319 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 電信工程學研究所 |
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