電機工程學系

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歷史沿革

本系成立宗旨在整合電子、電機、資訊、控制等多學門之工程技術,以培養跨領域具系統整合能力之電機電子科技人才為目標,同時配合產業界需求、支援國家重點科技發展,以「系統晶片」、「多媒體與通訊」、與「智慧型控制與機器人」等三大領域為核心發展方向,期望藉由學術創新引領產業發展,全力培養能直接投入電機電子產業之高級技術人才,厚植本國科技產業之競爭實力。

本系肇始於民國92年籌設之「應用電子科技研究所」,經一年籌劃,於民國93年8月正式成立,開始招收碩士班研究生,以培養具備理論、實務能力之高階電機電子科技人才為目標。民國96年8月「應用電子科技學系」成立,招收學士班學生,同時間,系所合一為「應用電子科技學系」。民國103年8月更名為「電機工程學系」,民國107年電機工程學系博士班成立,完備從大學部到博士班之學制規模,進一步擴展與深化本系的教學與研究能量。

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    利用變壓器功率合成技術之5.2 GHz互補式金氧半導體功率放大器研製
    (2014) 歐陽弘文
    近幾年來,隨著無線通訊的快速發展,對於無線網路所要求的吞吐量也越來越高,且由於較低頻的2.4 GHz頻帶使用過於壅塞,導致電路設計上朝向同樣免授權免付費的5 GHz U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure)頻帶發展,此外,對於無線收發器來說,功率放大器扮演著舉足輕重的角色,以往,為達高輸出功率與高效率,設計上會以砷化鎵(GaAs)製程為主,然而,互補式金氧半導體(CMOS)製程有著低成本及系統晶片整合的優點,故以5 GHz U-NII頻帶為重心的互補式金氧半導體功率放大器已成為現在的新趨勢,因此本論文將從電路設計的角度切入,設計及實現三個使用不同功率合成技術的5.2 GHz互補式金氧半導體功率放大器。 第一個電路為直接並聯功率合成技術之5~5.8 GHz功率放大器,將兩組功率元件直接並聯,藉此提高輸出功率,晶片佈局面積為0.875×0.705 mm2,在5.2 GHz時之量測增益(S21)為12.3 dB,並達到23.1 dBm的飽和輸出功率(Psat),18.6 dBm的1dB增益壓縮輸出功率(OP1dB)及19.8%的最高功率輔助效率(PAE),寬頻功率匹配架構的使用,使得功率放大器從5~5.8 GHz的飽和輸出功率為22.6±0.5 dBm。 第二個電路為兩路變壓器功率合成技術之5.2 GHz功率放大器,為了達到高功率輸出,利用變壓器實現功率合成,晶片佈局面積為1.2×0.6 mm2,量測增益(S21)為15.14 dB,飽和輸出功率(Psat)為25.81 dBm,1dB增益壓縮輸出功率(OP1dB)為21.42 dBm,最高功率輔助效率(PAE)為27.58%。 第三個電路為串聯結合變壓器功率合成技術之5.2 GHz功率放大器,藉由堆疊每一功率元件的電壓,進而抬高整體的輸出電壓及功率,晶片佈局面積為1.2×1 mm2,量測增益(S21)為13.37 dB,飽和輸出功率(Psat)為27.63 dBm,1dB增益壓縮輸出功率(OP1dB)為23.45 dBm,最高功率輔助效率(PAE)為19.18%。
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    K頻帶互補式金氧半功率放大器設計
    (2015) 劉家凱; Liu, Chia-Kai
    第一個電路為變壓器功率結合技術之K頻帶功率放大器,採用半圈變壓器 (Half-turn Transformer)實現功率結合與阻抗轉換以達到節省面積,量測結果在23.5 GHz時,增益為12 dB,飽和輸出功率(P_sat)為22.5 dBm,1dB增益壓縮輸出功率(OP_1dB)為18.1 dBm,最高功率輔助效率(PAE)為21.8%,晶片佈局面積為0.29 mm^2。 第二個電路為變壓器電流結合技術之K頻帶功率放大器,延續第一個設計之功率放大器,運用變壓器電流結合技術(Current Combining Transformer)來提升輸出功率,將功率放大單元直接並聯在進行匹配,而為了要提高增益,採用兩級功率放大器進行設計,量測結果在23 GHz時,增益為19.5 dB,飽和輸出功率(P_sat)為24.9 dBm,1 dB增益壓縮輸出功率(OP_1dB)為20.6 dBm,最高功率輔助效率(PAE)為17.0%,晶片佈局面積為0.97 mm^2。
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    X頻帶互補式金氧半功率放大器設計與實現
    (2015) 黃望龍; Huang, Wang-Lung
    對於射頻收發器系統來說,功率放大器扮演著相當重要的角色,為了達到高輸出功率與高效率,現今,功率放大器的設計以砷化鎵製程(GaAs process)為主。近年來隨著CMOS的進步,射頻電路大部份已經成功整合至CMOS 製程當中,且CMOS具有低功率消耗、低成本、高整合度的優勢,因此本論文將設計及實現三個使用不同功率合成技術的X頻帶互補式金氧半功率放大器。 第一個電路為變壓器功率合成技術之X頻段功率放大器,藉由變壓器實現功率合成而達到較高的輸出功率,量測增益("S" _"21" )為14.189 dB,飽和輸出功率("P" _"sat" )為24.74 dBm,1dB增益壓縮輸出功率(〖"OP" 〗_"1dB" )為16.63 dBm,最高功率附加效率(PAE)為19.9 %,晶片佈局面積為0.56 mm^2。 第二個電路為串聯結合變壓器功率合成技術之X頻段功率放大器,藉由堆疊每一功率元件的電壓,進而抬高整體的輸出電壓及功率,量測增益("S" _"21" )為13.08 dB,飽和輸出功率("P" _"sat" )為26.3 dBm,1dB增益壓縮輸出功率(〖"OP" 〗_"1dB" )為23.3 dBm,最高功率附加效率(PAE)為12.6 %,晶片佈局面積為1.08 mm^2,。 第三個電路為基於變壓器的電流合成技術之X頻段功率放大器,將兩組功率放大器元件直接並聯,藉此提高輸出功率,量測增益("S" _"21" )為13.4 dB,並達到27.3 dBm的飽和輸出功率("P" _"sat" ),23.84 dBm的1dB增益壓縮輸出功率(〖"OP" 〗_"1dB" )及19 %的最高功率附加效率(PAE) ,晶片佈局面積為1.27 mm^2。