A Low Phase Error Current-Steering X-Band Variable Gain Amplifier with 0.5-dB Resolution for Phased-Array Systems in SiGe BiCMOS Technology
SiGe BiCMOS Teknolojisinde Faz Dizili Sistemler için 0.5 dB Çözünürlüğe Sahip Düşük Faz hatalı Akım Yönlendirmeli X-Bant Değişken Kazançlı Yükselteç
- Tez No: 1019057
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN TOPALOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tümdevre tasarımı, Integrated circuits design
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Modern faz dizili alıcı-verici mimarilerinde sinyal yolları genellikle PA, LNA, VGA ve faz kaydırıcı gibi bloklardan oluşur. Bu bloklar arasında özellikle VGA'lar ve faz kaydırıcılar daha kritik hâle gelmiştir çünkü faz dizili sistemlerde kazanç kontrolü ve faz ayarı doğrudan ışın yönlendirme doğruluğunu etkiler. Bu nedenle, bu devrelerin tasarımında hata paylarının mümkün olduğunca 0'a yakın olması büyük önem taşır; zira istenmeyen herhangi bir kazanç veya faz sapması sistem performansını doğrudan olumsuz etkileyebilir. Bu tezde, HHGrace 0.18 μm SiGe BiCMOS teknolojisi kullanılarak 8–12 GHz X-bandında çalışan dijital kontrollü diferansiyel bir değişken kazanç yükselteci (VGA) tasarımı sunulmaktadır. Tasarlanan devre yaklaşık 13 dB maksimum kazanç sağlamaktadır ve 0.5 dB çözünürlükle hassas kazanç kontrolü gerçekleştirecek şekilde geliştirilmiştir. Bu sırada faz hatası 1.5 dereceden düşük tutulmaya çalışılmıştır. VGA, akım-yönlendirme topolojisine dayanmaktadır ve gürültü değeri 2.5 dB olarak minimumda tutulmuştur. Kazanç kontrolü için gerekli bitleri üretmek amacıyla özel tasarlanmış bir decoder dâhil olmak üzere dijital bir kontrol bloğu kullanılmıştır. Sistemde VGA, RF anahtarına bağlanmıştır ve bu anahtar devrenin gönderme veya alma yolunda çalışacağını seçmek için kullanılır. Bir yol aktif olduğunda sinyal yalnızca seçilen yolda iletilir, diğer yol ise çalışma sırasında izole edilir. Bu çalışmada anahtar, yüksek izolasyon sağlayacak şekilde tasarlanmış ve izolasyonu artırmak amacıyla bir LC ağı eklenmiştir. Bu yöntemle anahtar, hedef bantta 40 dB'in üzerinde izolasyon sağlamaktadır. Anahtar diferansiyel olarak tasarlanmıştır; ancak sonraki kademe tek-uçlu sinyal gerektirdiği için çıkıştaki diferansiyel sinyali tek-uçluya dönüştürmek adına bir balun kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
In modern phased-array transceiver architectures, the signal paths typically include PAs, LNAs, VGAs, and phase shifters. Among these blocks, VGAs and phase shifters have gained even more importance because gain control and phase adjustment are essential for phase array systems. For this reason, the design of these circuits must keep the errors close to 0, since any unwanted gain or phase variation can directly affect the overall system. This thesis presents the design of a digitally controlled differential variable gain amplifier (VGA) operating in the 8–12 GHz X-band, implemented using HHGrace 0.18 μm SiGe BiCMOS technology. The proposed circuit provides approximately 13 dB of maximum gain and is designed to achieve precise gain control with 0.5-dB resolution while keeping the phase error lower than 1.5 degree. The VGA is based on a current-steering topology, and the noise figure is minimized to 2.5 dB. A digital control block, including a custom-designed decoder, is used to generate the required bits for gain controls. In the system, the VGA is connected the RF switch, and the switch is mainly used to choose whether the circuit will operate in the transmit or the receive path. When one path is active, only the selected path carries the signal, and the other path is kept isolated during operation. In this work, the switch is designed to provide high isolation, and an LC network is added to improve the isolation. With this approach, the switch reaches more than 40 dB isolation in the target band. The switch itself is implemented in a differential form, but since the following stage needs a single-ended signal, a balun is used to convert the differential output to a single-ended form.
Benzer Tezler
- 4x1 MIMOompact half duplex RF T / R module with high resolution in 130 nm SiGe BiCMOS for 5G applications
5G uygulamaları için 130 nm SiGe BiCMOS'da yüksek çözünürlüklü 4x1 MIMO kompakt yarım dubleks RF T / R modülü
ABDURRAHMAN BURAK
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Radar uygulamalarında vivaldi anten tasarımı ve optimizasyonu
Vivaldi antenna design and optimization in radar applications
ERDEM BARLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEBAHATTİN EKER
- Yüksek frekans uygulamalarına yönelik faz kaydırıcı devre tasarımlarında yeni olanaklar
New approaches in phase shifter circuit designs towards high-frequency applications
MERVE KILINÇ
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FIRAT KAÇAR
- Lateral guidance control of a low-speed vehicle
Başlık çevirisi yok
HAYDAR ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Makine MühendisliğiRochester Instıtute Of TechnologyMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİCHAEL P. HENNESSEY
- Bidirectional transceiver module for 8-28 GHz amplitude and phase errors in variable gain amplifiers
8-28 GHz faz dizili sistemler için çift yönlü alıcı/verici modülü ve değişken kazançlı kuvvetlendiricilerdeki genlik ve faz hatalarını düşürecek özgün yöntem
KUTAY ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ