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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 盧信嘉(Hsin-Chia Lu) | |
dc.contributor.author | Chen-Chien Wang | en |
dc.contributor.author | 王晨謙 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-07-09T15:52:43Z | - |
dc.date.available | 2022-09-01 | |
dc.date.copyright | 2020-08-24 | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.date.submitted | 2020-08-18 | |
dc.identifier.citation | [1] National Instrument. 毫米波(Millimeter Wave):頻帶之戰. Available: https://www.ni.com/zh-tw/innovations/white-papers/16/mmwave--the-battle-of-the-bands.html [2] 紀鈞翔. 滿足5G高頻發展需求,主動式相位陣列天線露頭角. Available: https://www.2cm.com.tw/2cm/zh-tw/magazine/-Technology/7143108A029846C1A08EE1C28528048D [3] 劉穎霖, 'Ka-band Phase Detection Circuits for 5G Communications and K-band Transmitted Power Detector,' 臺灣大學電子工程學研究所碩士論文, 2018. [4] Gerhard Ohm and Michael Alberty, 'Microwave phase detectors for PSK demodulators,' IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, vol. 29, no. 7, pp. 724-731, July 1981. [5] Stephan R. Kurtz, 'Mixers as phase detectors,' Watkins-Johnson Tech-Notes 5.1, vol. 5, no. 1, January 1978. [6] Frank Wiedmann. The Six-Port Reflectometer. Available: https://sites.google.com/site/frankwiedmann/home [7] Glenn F Engen, 'A (historical) review of the six-port measurement technique,' IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, vol. 45, no. 12, pp. 2414-2417, December 1997. [8] 林煥哲. 具寬頻量測之LST理論. Available: https://hdl.handle.net/11296/fqwp5u [9] David M Pozar, Microwave Engineering. John wiley sons, 2009. [10] Analog/RF IntgCkts. Diode Detector. Available: https://analog.intgckts.com/rf-power-detector/diode-detector-2/ [11] Fabian Friederich, Wolff Von Spiegel, Maris Bauer, Fanzhen Meng, Mark D Thomson, Sebastian Boppel, Alvydas Lisauskas, Bernd Hils, Viktor Krozer, and Andreas Keil, 'THz active imaging systems with real-time capabilities,' IEEE Transactions on Terahertz Science Technology, vol. 1, no. 1, pp. 183-200, September 2011. [12] Ayssar Serhan, Estelle Lauga-Larroze, and Jean-Michel Fournier, 'Common-base/common-gate millimeter-wave power detectors,' IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, vol. 63, no. 12, pp. 4483-4491, December 2015. [13] Samuel J Parisi, '180 degrees lumped element hybrid,' in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1989, pp. 1243-1246. [14] Sung-Nien Hsieh and Tah-Hsiung Chu, 'A novel amplitude-only method of phase difference measurement between two signals by using 90° hybrid,' in Asia-Pacific Microwave Conference 2011, 2011, pp. 1806-1809: IEEE. | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/76463 | - |
dc.description.abstract | 本論文主要研究毫米波頻段之相對訊號大小及相位的偵測電路,操作頻率為第五代通訊系統所適用之Ka 頻段,可應用於相位陣列單位之間,檢測大小以及相位的正確性。首先,將介紹傳統的相移器、訊號偵測系統的架構以及文獻,接著,介紹其中電路的原理、應用目的,最後則介紹本論文所提出的兩個向量偵測系統。 本論文提出的第一個電路為透過相移器、耦合器與功率偵測器組合而成的偵測系統。使用台積電 180 nm CMOS 製程,晶片面積為0.82 μm × 0.75 μm。利用兩路輸入,一路搭載相移器,透過開關控制相移大小,另一路則直接輸入訊號。兩路訊號經180°耦合器可產生二路干涉的訊號,經由功率偵測器可轉為直流電壓輸出。功率偵測器於28 GHz 下及線性誤差為1 dB以下時,可偵測-4 dBm ~ 9 dBm的訊號,靜態直流功號為 0.84 mW。相移器可產生160°的不連續相位差,均方根相位誤差為5.4°,均方根振幅誤差則為1.5 dB。在不同相位下的功率經計算後可得出輸入兩訊號間的相對大小及相位。 本論文提出的第二個電路亦為相同架構的向量偵測系統,使用台積電 180 nm CMOS 製程,晶片面積為0.81 μm × 0.76 μm。改進了相移器的設計,總共可產生164°的不連續相位差,均方根相位誤差為4.0°,均方根振幅誤差則為1.8 dB。 第一顆整體向量偵測器測出的相位差與實際誤差為15°,振幅誤差為9%。而第二顆相差8°,振幅部分則與實際相差20%。 | zh_TW |
dc.description.abstract | This thesis studies relative power and phase detection system, which operates in Ka-band for 5G communication and is proposed to measure the phase and amplitude ratio between phase-array elements. First, this thesis reviews literatures related to phase shifter and power detector circuits as well as introduces their structures, theory, and application. Second, the thesis introduces two relative power and phase detectors which combine the phase shifter, coupler and the power detector. The first chip is a Ka-band vector detector system implemented by TSMC 180 nm CMOS technology and the chip size is 0.82 mm × 0.75mm. The measured dynamic range of power detector is from -4dBm to 9dBm at 28 GHz, under 1 dB log-error. The phase shifter had 5.4° RMS phase error and RMS amplitude error is 1.5dB. The second chip of Ka-band phase detector system is also implemented by TSMC 180 nm CMOS technology and the chip size is 0.81 mm × 0.76mm.This phase shifter is redesigned to give better phase uniformity. The phase shifter had 5.4° RMS phase error and RMS amplitude error is 1.5dB. Compared with actual amplitude and phase, the measured results of first chip have 15° phase error and 9% amplitude error. The results of second chip have 8° phase error and 20 % amplitude error. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-07-09T15:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-1408202012252100.pdf: 7024868 bytes, checksum: 6f6cf0a4ad1e1b9cda81122d5d2afe48 (MD5) Previous issue date: 2020 | en |
dc.description.tableofcontents | 誌謝 i 摘要 ii ABSTRACT iii 目錄 iv 圖目錄 viii 表目錄 xii Chapter 1 簡介 1 1.1 研究動機與背景 1 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 六端口量測技術[6] [7] 4 1.2.2 向量網路分析儀[8] [9] 5 1.3 論文貢獻 5 1.4 章節重點介紹 6 Chapter 2 相移器及功率偵測器電路介紹 7 2.1 相移器簡介 7 2.2 相移器電路簡介 7 2.2.1 固定式相移器 7 2.2.2 可調式相移器 8 2.3 相移器設計之重要參數 10 2.3.1 均方根相位誤差(RMS phase error) 10 2.3.2 均方根增益誤差(RMS gain error) 11 2.4 功率偵測電路架構介紹 11 2.4.1 傳統二極體功率偵測電路[10] 11 2.4.2 射頻超外差功率偵測電路架構 [11] 13 2.4.3 毫米波共閘極功率偵測器[12] 14 2.5 功率偵測器之重要參數 16 2.5.1 線性度與線性誤差 16 2.5.2 最低可偵測功率與動態範圍 17 2.5.3 靈敏度 18 Chapter 3 系統架構及量測計算方式 19 3.1 系統架構與已知條件 19 3.2 無損耗情況之計算方式與結果 19 3.2.1 計算方式 19 3.2.2 模擬結果 21 3.3 有損耗情況的計算方式與結果 22 3.3.1 計算方式 22 3.3.2 模擬結果 25 3.3.3 交點求解法 26 Chapter 4 向量偵測電路設計 28 4.1 簡介 28 4.2 電路設計與設計流程 28 4.3 28GHz共閘極功率偵測器設計 30 4.3.1 電路架構 30 4.3.2 電路模擬 32 4.4 Chip1 中使用90°耦合器之相移器 34 4.4.1 使用90°耦合器之反射式相移器電路架構 34 4.4.2 90°耦合器設計 35 4.4.3 反射負載設計 39 4.4.4 三對八解碼器 41 4.4.5 相移器電路模擬 42 4.4.6 整體電路模擬 45 4.4.7 整體電路佈局 46 4.5 Chip2中具匹配之等間距傳輸線型相移器 47 4.5.1 相移器電路架構 47 4.5.2 90°耦合器設計 48 4.5.3 反射負載設計 51 4.5.4 三對七溫度計解碼器 52 4.5.5 相移器電路模擬 54 4.5.6 整體電路模擬 56 4.5.7 整體電路佈局 58 Chapter 5 量測結果 59 5.1 印刷電路板設計 59 5.1.1 使用90°耦合器之相移器之向量偵測器電路板設計 59 5.1.2 具匹配之等間距傳輸線型相移器之向量偵測器電路板設計 60 5.2 量測環境設置 60 5.2.1 Arduino 控制板 60 5.2.2 量測環境 61 5.3 Chip1量測 63 5.3.1 相移器部分量測結果與討論 63 5.3.2 功率偵測器量測結果與討論 67 5.3.3 整體向量偵測器量測結果與討論 70 5.4 Chip2 量測 72 5.4.1 相移器部分量測結果與討論 72 5.4.2 功率偵測器量測結果與討論 77 5.4.3 整體向量偵測器量測結果與討論 80 Chapter 6 結論及未來展望 82 參考文獻 86 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 應用於Ka 頻段僅使用功率量測之單晶片相對相位及振幅偵測系統 | zh_TW |
dc.title | An On-Chip Ka-band Relative Amplitude and Phase Detection System Using Only Power Measurement | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 108-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 曾昭雄(Chao-Hsiung Tseng),謝松年(Sung-Nien Hsieh),張譽騰(Yu-Teng Chang) | |
dc.subject.keyword | 5G通訊,反射型相移器,Ka 頻帶,功率偵測電路,共閘極整流器,毫米波, | zh_TW |
dc.subject.keyword | 5G communication,reflection type phase shifter,Ka-band,power detector,common gate rectifier,millimeter wave, | en |
dc.relation.page | 87 | |
dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202003396 | |
dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
dc.date.accepted | 2020-08-19 | |
dc.contributor.author-college | 電機資訊學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 電子工程學研究所 | zh_TW |
dc.date.embargo-lift | 2022-09-01 | - |
顯示於系所單位: | 電子工程學研究所 |
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