应用於60GHz智慧型天线系统之CMOS波束形成晶片设计.PDF

行 年 類 行 年年 行 立 參理 理 理林 論 理 利 年 年 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 成 果 報 告 □期中進度報告 應用於 60GHz智慧型天線系 統之CMOS波束形成晶片設計 計畫類別： 個別型計畫 整合型計畫 計畫編號： NSC 97-222 1-E-194-003-MY2 執行期間： 97 年08月 01日至 99 年07月 31日 計畫主 持人：張嘉展副教授 計畫參 與人員：吳仁傑 、林俊奇、謝盛祺 成果報告類型(依經費 核定清單規 定繳交) ： 精簡報告 完整報告 本成果報告包括以下應繳交之附件： 赴國外出差或研習 心得報告 一份 赴大陸地區出差或研習心得報告一份 出席國際學術會議 心得報告及發表之論文各 一份 國際合作研 計畫國外研 報告書 一份 處理方式 ：除產 學合作研 計畫、提升產業技術及人 才培育研 計畫、 列 管計畫及下列情形者外 ，得 立即公開查詢 涉及專利或 其他智慧財 產權， 一年二年後可 公開查詢 執行單位 ：國立中正 大學電 機工程系 中 華民 國 99 年7月 31日 政院國家科 學委員會專題研究計畫成果報告 劃編號： NSC 97-2221-E-194-003-MY2 執行期限 ：97 年8月 01日至 99 年7月 31日 主持人：張嘉展 教授 國 立中正大學電機工程系 中英文摘要 摘要 ： 本計畫提出為期兩年之研究，乃針對 60 GHz智慧型 天線系統，分別就切換式波束 與 適應型波束兩種操作模式，各自進行 其被動式波束形成器 之 CMOS晶片研 與製作 。 第 一種波束形 成器為傳統 之 60 GHz巴特勒矩陣，訊號藉由不同的輸入埠 入，可產生 數種特 定之相位分佈 ，適用於 切換式波束之相位天線陣列，本計畫以CMOS 0.13 m 製 程實現 8×8 之 60 GHz巴特勒矩陣， 平均植入損耗為 3.1 dB晶片面積 為 1.45×0.93 mm2 。 第二種則 為 60 GHz適應型波束形成器 ，可藉由電壓控制 360可° 調 式相移器及可調 式衰 減器 來控制各 天線之相位與振幅分佈 ，可連續調整主波束方向 與波束零點位置 ，本計畫 以CMOS 0.18 m 製程實現 1×8 之適應型波束形 成器，在操作頻率為 55 GHz 至60 GHz 頻寬內 ，其相移器最 大相位可調範圍皆 大於360° ，衰減器最 大功率可調範圍 為 10.4 dB ， 平均植入損耗為 19 dB 晶片面積 為 1.96×2.08 mm2 。 關鍵詞：智慧型天線、切 換式波束、適應型波束、波束形成器、巴特勒矩陣、相移器。 Abstract: Smart-antenna systems play a