應用於衛星通訊之QFN封裝X-/Ku-Band 低雜訊放大器設計

本篇論文提出了三顆應用於衛星通訊之X-/Ku-Band低雜訊放大器電路設計，使用90-nm CMOS製程整合GIPD製程及0.15-μm GaAs pHEMT (P15)製程實現，擁有體積小、低雜訊與高增益等優點，並透過平面四邊無引腳(Quad Flat no-Lead,QFN)進行封裝，可以取代傳統LNB(Low Noise Block Downconverter)使用離散(Discrete)元件實現的放大器，達到縮小體積的目的。 第一個低雜訊放大器電路設計，我們利用90-nm CMOS製程整合GIPD製程實現。利用GIPD製程具有高阻值矽基板及低損耗的優勢來設計被動元件，以提升被動元件的Q值，並透過覆晶技術整合兩種製程，以達到低雜訊操作之目的。量測結果顯示此低雜訊放大器可於9.8 GHz提供18.8 dB增益，雜訊指數為3.5 dB，IIP3三階截斷點為-7 dBm。當操作電壓為1.2 V時，功耗為17.5 mW。 第二個低雜訊放大器電路設計，我們使用P15製程實現，並且使用QFN料件進行封裝，放大器擁有高增益、低雜訊指數、體積小等優點，且封裝後的晶片即可直接焊接於PCB(Print Circuit Board)與其他電路一起使用，非常具有實用性。為了確保封裝後的低雜訊放大器依然擁有良好的雜訊與功率匹配，我們使用3D電磁模擬軟體模擬QFN的寄生效應後，與LNA一同設計。量測結果顯示此低雜訊放大器擁有8.5 GHz-12.5 GHz的頻寬，可在9.7 GHz提供最高¬¬¬22.4 dB 之增益，在10.7 GHz雜訊指數僅有1.5 dB，IIP3 三階截斷點為¬¬¬¬-10 dBm，當操作電壓為1.1 V時，功耗¬為68.5 mW。 第三個低雜訊放大器電路設計使用P15製程實現，擁有能夠接收水平(Horizontally)極化以及垂直(Vertically)極化訊號的功能，並且使用QFN封裝雙極化低雜訊放大器，藉由控制第一級放大器的偏壓選擇不同埠的訊號，且擁有高增益、低雜訊指數、低功耗、體積小等優點，封裝後的晶片可直接焊接於PCB上與其他電路一起使用，非常具有實用性。量測結果顯示此低雜訊放大器水平埠與垂直埠均擁有10.7 GHz-13.2 GHz的頻寬，在12 GHz提供最高¬¬20.8 dB與21.5之增益，在頻帶中雜訊指數最低約為1.35 dB，IIP3三階截斷點分別為¬¬-11 dBm與-10 dBm，當操作電壓為1 V與0.8 V時，功耗為¬32.8 m W。