SiGe BiCMOS active phase shifter design for W-band automotive radar applications
W-band otomotiv radar uygulamaları için SiGe BiCMOS aktif faz kaydırıcı tasarımı
- Tez No: 392231
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM TEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Bu tezde, W-band otomotiv radar uygulamalarında kullanılmak üzere üretilen LNA ve faz kaydırıcı yongaların tasarım ve ölçüm sonuçlarına yer verilmektedir. Yongalar, 0.13µm and 0.25µm SiGe HBT teknolojileri kullanılarak üretilmiştir. Üretilen MEMS bazlı 4-bit dijital faz kaydırıcının, 15.3-18.1dB arasında seyreden yüksek iletim kaybını gözlemledikten sonra, vektör modülasyonu topolojisi kullanan iki adet aktif faz kaydırıcı önerilmektedir. Bu yapılar arasında üç kollu olan, giriş sinyalini üçe ayıran Wilkinson güç bölücü/toplayıcı, her hatta aralarında 120o faz farkı olacak şekilde 360o'lik spektrumu üç bölgeye bölen ek faz hatları ve ana anten ışınını bu bölgeler arasında ağırlıklı vektör toplama yöntemiyle döndürmeye yarayan LNA'lerden oluşmaktadır. Ölçüm sonuçlarına göre, 100mW güç harcayan 1.65mm2 boyutundaki bu yonga, 77GHz'te 11dB maksimum kazanç ile, 90GHz'e kadar iletim kaybı olmaksızın ve bütün faz aşamaları için yansıma kayıpları 10dB'nin üstünde seyrederek, sürekli bir şekilde 360o'lik faz kaydırmayı açıkça gerçekleştirmektedir. Diğer taraftan, iki kollu I/Q yapıda MEMS bazlı aktif faz kaydırıcı yapı da üretimdedir. Sürekli faz kaydırma işlemi, ağırlıklı vektör toplama yöntemiyle, spektrumun 90o'lik tek çeyreğinde I ve Q olarak ayrılmış iki güçlendirme aşamasından, ve ardından, 360o'yi 4 aşamada tamamlayacak şekilde bu çeyreği sürekli 90o kaydıran 1-bit'lik (0o-180o) MEMS faz kaydırıcı bloklarından geçerek gerçekleşmektedir. Bu 3.74mm2'lik yonganın simülasyon sonuçları, 15dB üstünde giriş/çıkış yansıma kaybına ve değişen LNA voltajları ile 77GHz'te 3-7.5dB arasında seyreden bir kazanca işaret etmektedir. Bu aktif faz kaydırıcıları kullanılarak, faz dizinli radarlardan, benimsenen SiGe teknolojisi sayesinde düşük maliyet ve daha küçük bir alanda daha fazla kazanç elde edilebilir, ve yüksek performanslı otomativ radarlar yapılabilir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the design and measurement results of the fabricated LNA and phase shifter chips to be utilized in W-band Automotive Radar Applications are presented. The chips are manufactured using 0.13µm and 0.25µm SiGe HBT technologies. Observing the high insertion loss of the fabricated 4-bit MEMS based digital phase shifter which is around 15.3-18.1dB, two active phase shifter designs based on different vector-modulator topologies are offered. Amongst these structures, three-way active phase shifter is composed of Wilkinson power divider/combiner which separates the input signal into three vectors, additional phase lines dividing the 360o phase spectrum into three regions by adding 120o consecutive phase to each vector and LNAs to rotate the main antenna beam in these regions by the weighted sum of vectors. According to measurement results of the 100mW consuming 1.65mm2-sized chip, continuous 360o phase shifting is clearly achieved with 11dB peak gain at 77GHz, no insertion loss up to 90GHz and return losses better than 10dB for all the phase states. On the other hand, a two way I/Q type MEMS based active phase shifter is also in fabrication. The continuous phase shifting is realized in I- and Q-separated two amplification stages, using weighted sum method, to rotate in a single 90o quadrant and then employs 1-bit (0o-180o) MEMS phase shifter blocks to cover 360o in 4 states by shifting this quadrant about 90o. The simulation results of 3.74mm2 chip point out above-15dB input/output return loss and a variable 3-7.5dB gain at 77GHz with the tuned LNA voltages. Using these active phase shifters, phased array radars could provide higher gain in a smaller die area with reduced cost due to the used SiGe technology and automotive radars with high perfromances could be achieved.
Benzer Tezler
- On-chip antennas and PCB packaged phased-array radar receiver front-end at mm-wave frequencies
Milimetre-dalga uygulamaları için yonga-üstü antenler ve PCB paketli faz-dizinli radar alıcı ön-ucu
MIRMEHDI SEYYEDESFAHLAN
- Quadrature signal generation in 5-6GHz range using SiGe BICMOS process
5-6GHz aralığında SiGe BICMOS proses kullanılarak 90 derece faz farklı işaret üretimi
PINAR TAŞCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ TOKER
- 7-bit phase shifter using SiGe BiCMOS technology for X-band phased array applications
X-band faz dizinleri için SiGe BiCMOS 7-bit faz kaydırıcı
ABDURRAHMAN BURAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- High isolation double-balanced down-converter mixer combinedwith active balun and frequency synthesizer in SiGe BiCMOS for5G applications
5G uygulamalari için SiGe BiCMOS'ta aktif balun ile birleştirilmiş yüksek izolasyonlu double-balanced frekans düşürücü karistiricisi ve frekans sentezleyici
AJTEN FEJZULLAHU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Frequency synthesizer and mixer design for 5G (26 GHz) communication systems
5G (26 GHz) iletişim sistemleri için frekans sentezleyici ve karıştırıcı tasarımı
MIR HASSAN MAHMUD
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ