60 GHz互補式金氧半導體自動功率控制功率放大器之研製

Abstract

本論文研究方向是著重於研究V頻段的自動功率控制迴授式功率放大器，其中包含了功率放大器、功率偵測器、比較器、和衰減器。這個電路以90奈米互補式金氧半場效電晶體(CMOS)製程實現。 隨著無線通信系統的快速發展，微波頻帶已趨近於飽和，為了能有更寬的頻譜來達成更快的傳輸速率，寬頻的毫米波無線通信系統將被需要。相位陣列系統可以提供高指向性，它的高陣列增益也可增加信號雜訊比，在相位陣列運作時，改變相位時將會伴隨的不同損耗，而自動功率控制迴授式功率放大器迴圈將可以自動的補償振幅。 論文的第一部分在討論功率偵測器設計，包含振幅偵測器和對數放大器，這樣的架構可以使功率偵測器的輸出對於輸入功率呈現線性關係。此功率偵測器的直流功耗為4.8毫瓦，可偵測的線性範圍從-20dBm~-2dBm，而穩定時間最快則達到5奈秒。 論文的第二部分為功率放大器和自動功率控制迴路的討論，功率放大器在輸入端加上一個衰減器來控制增益，使用四級串接(cascade)的共源級放大器來得到高增益，此功率放大器的增益為17dB、輸出功率(P1dB)為10.5dBm、輸出飽和功率為12dBm，在輸出功率(P1dB)時功率輔助效益(PAE)為9.7%，最高為12.2%。而衰減器可提供自動功率控制迴授式功率放大器4dB的使用範圍。