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
- Tez No: 497548
- Danışmanlar: Prof. Dr. İBRAHİM TEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, yonga-üstü antenlerin tek bir RFIC radar yongasına ve alternatif olarak tel-bağlı 77 GHz otomotiv radar PCB/yonga paketi ön ucuna bütünleştirilmesi çalışılmış ve üretilmiştir. Tezin amacını karşılamak için, düz, L- ve T-tipi, LC balun devresine bütünleşik W-bant yonga-üstü şerit dipol antenlerin tasarımı ve uygulaması sunulmuştur. Yonga-üstü antenler ve balun devreleri, alt tabaka kaybını azaltmak için LBE modülü yardımıyla, IHP'nin 0.25 µm SiGe BiCMOS teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Antenlerin yerleştirilmesi ve ACP110-A-GSG-100 sonda ile ölçümlerin dikkate değer bir ölçüde etkilendiği gözlenmiştir. Bu nedenle, ACP probun etkisini modellemek için ağ çözümleyici kalibrasyonuna benzer bir yazılım kalibrasyonu yapılmış ve ardından modellenen bu prob-beslemeli antenlerin, anten yansıma katsayısı hesaplanmıştır. Son olarak, yonga-üstü antenlerin yüzey dalgalarından kurtulmak ve daha iyi dizi kazancına erişmek için PCB yama antenleri kullanılarak düşük maliyetli 77 GHz 4-elemanlı faz-dizinli radar alıcı ön-ucu modülü tasarlanmış ve üretilmiştir. Alıcı paketi, aktif faz kaydırıcı yongalarının tek katmanlı Rogers 3003 PCB paneline 77 GHz'te 7.5 dB'den daha az iletim kayıplı tel bağlaması kullanılarak bütünleştirilmesi ile gerçekleştirilmiştir; bu kayıplar LNA yongalarının kazancı ile telafi edilmiştir. Klopfenstein empedans uyarlamasından yararlanan özgün bir yöntem, yongadan PCB panele geçiş için eş düzlemli dalga kılavuzundan W-bant frekansında mikroşerit hatlara bağlamakta kullanılmıştır. Faz-dizinli alıcı ve pasif 4-elemanlı anten dizilerinin ölçülen kazançları karşılaştırılmıştır. Alıcı ve pasif dizi, 77 GHz'te 9.7 dBi ve 10.4 dBi maksimum kazançlara erişmiştir. Anten ışını ±30° döndürülebilir.
Özet (Çeviri)
In this dissertation, on-chip antennas for integration in a single RFIC radar chip and alternative wire-bonded PCB/chip package for 77 GHz automotive radar front-end are studied and manufactured. To meet the purpose of dissertation, design and implementation of flat, L-shaped and T-shaped W-band on-chip strip dipole antennas integrated with a LC balun circuit are presented. The on-chip antennas and the balun circuit are realized by using IHP's 0.25 µm SiGe BiCMOS technology with a localized back-side etch (LBE) module to decrease substrate loss. It has been observed that measurements are highly influenced by the antenna placements and the ACP110-A-GSG-100 probe. Thus, a software calibration is performed similar to a network analyzer calibration to model the effect of ACP probe, and then the antenna reflection coefficient is calculated using the modeled probe-fed antenna. Finally, a low cost 77 GHz 4-element phased-array radar receiver front-end module is designed and manufactured using PCB patch antennas to get rid of on-chip antennas surface wave and achieve better array gain. The receiver package is implemented by integrating active phase shifter chips on a single layer Rogers 3003 PCB board using ball-to-wedge bonding with insertion loss less than 7.5 dB at 77 GHz; this loss is compensated by the gain of chips' LNA. A novel method which exploits Klopfenstein tapering is used to connect coplanar waveguide to microstrip line at W-band frequency for chip to PCB board transition. The measured gains of the phased-array receiver and passive 4-element antenna array are compared. The receiver and passive array achieve the maximum gains of 9.7 dBi and 10.4 dBi at 77 GHz. The beam can be steered to ±30°.
Benzer Tezler
- Farklı anten tasarımları için GSM sinyali ölçüm cihazı tasarımı
GSM signal measurement device design for different antenna designs
BAYRAM GÜRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR KESEN
- Kompakt fotonik entegre bağdaştırıcıların güneş hücresi ve yonga üstü uygulamalar için evrimsel algoritmalar ile tasarımı
Design of compact photonic integrated couplers with evolutionary algorithms for solar cell and on-chip
HASAN ALPER GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMZA KURT
PROF. DR. MEHMET ÜNLÜ
- The design and development of novel ultra-wide band (UWB) antenna and filter units for RF front-end applications
RF ön uç uygulamaları için özgün, çok geniş bandlı anten ve filtre tasarımı ve geliştirilmesi
MUSTAFA İLARSLAN
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAMİD TORPİ
YRD. DOÇ. DR. SALİH DEMİREL
- Design and fabrication of resonant nanoantennas on chalcogenide glasses for nonlinear photonic applications
Doğrusal olmayan fotonik uygulamalar için kalkojen camlar üzerinde rezonant nanoanten tasarımı ve üretimi
HÜSEYİN DUMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR
- Four-element phased-array beamformers and a self-interference canceling full-duplex transceiver in 130-nm sige for 5G applications at 26 GHz
26 GHz 5G uygulamaları için 130-nm sige teknolojisiyle dört-kanallı faz-dizili hüzmeleyici ve özgirişim kaldıran tam dubleks alıcı/verici geliştirilmesi
İLKER KALYONCU
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ