Abstract
於此論文中，主要將探討四項通訊系統低雜訊放大器之設計、模擬與量測，按照其應用，可分為24 GHz與77 GHz汽車防撞雷達頻段。 在K-band汽車防撞雷達頻段，此論文採用0.18µm CMOS完成一項17.5-29.5 GHz寬頻低雜訊放大器(A 17.5-29.5 GHz wideband low-noise amplifier)。採用電流重複使用技巧、閘極-源極變壓器回授式匹配電路與T-coil peaking變壓器回授式匹配電路，並且以中心頻率24 GHz作級間匹配。在僅19 mW功耗下，達成10.4 dB的平坦式功率增益(Power gain)與12 GHz的3dB頻寬下，僅有4.8 dB雜訊指數(Noise Figure)。另一項三端式變壓器回授式雙閘極K-band低雜訊放大器(A trifilar transformer-feedback dual-gate K-band LNA)則採用雙閘極電晶體搭配客製化閘極-源極-汲極-閘極與汲極-汲極-源級-汲極三端式變壓器回授式匹配電路。完成3dB頻寬為18.5-25 GHz、功率增益14.6 dB、雜訊指數4.8 dB，並且晶片面積僅為0.24 mm2。由於將三顆電感合成為一顆三端式變壓器，其整體晶片面積有效下降，達到低成本目的。 在77-GHz汽車防撞雷達頻段，我們提出兩顆操作在非常低功率與小晶片面積的低雜訊放大器，皆以MMIN為準則之雜訊最佳化方法搭配基底耦合共地面波導匹配網路。在第一顆77-GHz放大器，採用Tee與π型匹配網路作雜訊與功率最佳化，完成雜訊指數5.97 dB、功率增益13.93 dB及功耗為24 mW。第二顆低雜訊放大器則採用輸入Tee型結合輸出變壓器型，完成雜訊指數6.05 dB、功率增益14.2 dB及15 GHz的3 dB頻寬。比較先前文獻皆以Tee型傳輸線做為匹配網路，本研究提出π與變壓器型之新型基底耦合傳輸線匹配網路，在W-band頻段尚未有文獻探討。本研究提出之77-GHz低雜訊放大器，比較其它文獻以矽為基礎之低雜訊放大器在相似的操作頻率下，其FoM值為最佳。