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ADS RFIC設計實驗課程講義(臺灣交通大學)

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        臺灣交通大學ADS RFIC設計實驗課程,包含了RFIC各個重要電路的設計及仿真,共9個實驗課程,本站首發,希望大家喜歡。內容分別如下

實驗一:低噪聲放大器設計
在射頻前端接收器部份,通常利用低噪聲放大器放大接收訊號并且減少噪聲。由于系統總噪聲決定于第一級放大器,所以必須提供足夠的增益以降低后幾級component所造成的噪聲問題。在本實驗中,我們針對無線通訊網路(5.2GHz)的使用頻率,來設計低噪聲放大器,提供18.9dB的available power gain以及2.15dB的noise figure。

實驗二:寬帶放大器設計
目的:完整設計出Two-Stage Dual Feedback Wideband Amplifier電路。在射頻電路中,通用的Gain Block-寬帶放大器一直有其重要性,其實際應用:GSM(900MHz&1800MHz)、GPS(1600Mhz)、DECT(1900Mhz)、DBS(950-2150MHz),都需要放大器的應用。更重要的是由于無線局域網絡(Wireless LAN)的興起,使得在2.4GHz、5.2GHz (泛歐規)及5.7GHz的頻段出現了應用。我們針對無線通訊網路(5.2GHz)的使用頻率,來設計寬帶放大器,使得操作頻率在6GHz之前,提供大于10dB的gain以及在操作頻率為5.2GHz時有3.9 dB的noise figure。

實驗三:差分Gillbert下變頻器設計

目的: 利用一雙平衡式主動放大架構來實作出一個高度L0 to IF、LO to RF isolation的基本混頻器。本實驗使用雙平衡式主動放大架構設計出在5.2GHz操作的降頻器,其中RF頻率為5.2GHz,LO頻率為5.1GHz,IF頻率為100MHz,轉換增益為10dB且具有高度的LO-to-IF及LO-to-RF Isolation。

實驗四:Top-LO Sub-Harmonic Mixer 為了改善在direct-conversion architecture中LO訊號Self mixing的現象故使用Sub-harmonic架構,其輸入的RF即為LO的2倍頻。本實驗中Sub-harmonic mixer的RF頻率為5.2GHz,LO頻率為2.55GHz,IF頻率為100MHz,轉換增益為3.37dB且具有高度的2LO-to-RF及LO-to-RF Isolation。

實驗五:Parallel Coupling Quadrature VCO
在RFIC中,如何產生一個穩定且可調的本地端振蕩信號為一個非常重要的方向,尤其是在通訊系統中直接降頻及低中頻的收發機架構,須要產生正交相位的本地端信號,本實驗利用二個Cross-coupled pair的電壓控制振蕩器互相耦合,產生正交相位的輸出,振蕩頻率從4.935GHz到5.474GHz,約有540MHz的可調范圍。

實驗六:LC Single Sideband Upconverter
在現今的無線通訊系統中,由于頻寬的限制,低中頻的收發機架構都必須有單邊頻帶傳送的混頻器,以減少頻寬的使用,并抑制鏡像訊號,本實驗的單邊頻帶(single-sideband SSB)升頻器IF訊號為300MHz,LO訊號為4.9GHz,所要傳送的RF訊號為5.2GHz,提供2dB的轉換增益與55dB的鏡像消除比值。

實驗七:d4d5 Prescaler
在通訊系統之中,不管是在發送端或是接收端都需要一個穩定的本地端信號,本地端信號常常需要利用頻率合成器或是鎖相回路,將壓控振蕩器的輸出信號穩定后,降低相位噪聲以符合通訊系統的需求。本實驗的雙模前置除頻器(除四除五)電路可除頻率范圍為1~10GHz,在操作頻寬內最小的輸入訊號大小在5dBm以下即可正常工作。

實驗八:Inductors and Transformers
由于個人無線通信系統的普及與無線通信系統的需求量大幅成長,對于小型化、低價格、低功率通信組件的需求也持續增加。電感與變壓器在射頻集成電路中扮演了相當重要的角色:如運用在阻抗匹配、低噪聲放大器、LC Tank電路等。而在CMOS制程中,由于Si基板的損耗性容易造成訊號的損失,影響了電感的Q值,因此如何正確建立電感與變壓器的等效模型,對于射頻集成電路的設計而言是相當重要的。本實驗介紹如何透過ADS的Momentum作電感與變壓器的電磁模擬,并正確地建立出電感模型以及變壓器模型。

實驗九:A merged LNA and Mixer with Current Reuse Design
由于個人無線通信系統的普及與無線通信系統的需求量大幅成長,對于小型化、低價格、低功率通信組件的需求也持續增加,本實驗將整合接收機的低噪聲放大器與混頻器,并使用電流再利用之方法來降低功率消耗。實作出RF頻率為5.2GHz與LO頻率為5.1GHz的接收機架構,此電路具有轉換增益18dB與噪聲指數5.5dB的特性。


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