A Wideband Phase Shifter Using Non-Foster Elements and Negative Capacitor Enhancement
저자
발행사항
용인 : 경희대학교 대학원, 2017
학위논문사항
학위논문(박사)-- 경희대학교 대학원 : 전자·전파공학과 2017. 2
발행연도
2017
작성언어
영어
주제어
DDC
621 판사항(20)
발행국(도시)
경기도
형태사항
xii, 91 p. : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
경희대학교 학위논문은 저작권법에 의해 보호받습니다.
지도교수: Sang-Woong Yoon
참고문헌 : p.83-91
UCI식별코드
I804:11006-200000056821
소장기관
The thesis examines the negative capacitor (NCAP) and negative inductor (NIND), i.e. non-Foster circuits. Non-Foster circuits based negative impedance converter (NIC) or negative impedance inverter (NII) have various applications in microwave system since its electrical properties can be used to overcome the gain-bandwidth
theory.
Phase shifter is one of the most essential block in communication systems to perform the modulation, beam-forming, beam-steering, etc. The wideband communication systems require wideband phase shifters. We propose phase compensation technique, and then present an active phase shifter providing a quasi-constant transmission phase over the wide frequency range. The phase compensation technique exploits the positive slope transmission phase characteristic of non-Foster circuits to compensate the negative slope one of passive inductance/capacitance elements. For demonstration, the proposed active phase shifter was fabricated in IBM 180 nm RF CMOS technology. The measured transmission phase ranged between −70◦ and −110◦ with a minimum phase variation of 10◦, and the insertion loss ranged between 4 and 6 dB from 1.2 to 2.8 GHz. The size of the core chip was 650 × 800 µm2.
Floating 2-port NCAP based NIC employs positive feedback. We further investigate the stability of the NCAP in terms of the output resistances of current sources of bias circuit.
The conventional negative capacitor based negative impedance converter can be achieved with two configurations. Both of them suffer from high insertion loss. Herein, we present a nonreciprocal NCAP circuit that utilizes a unilateral gain boosting technique by including an asymmetric cross-coupled differential cascode pair. The proposed circuit provides an asymmetric gain characteristic. The forward gain (S21) is increased at the cost of the backward gain (S12). The technique provides not only the boosted forward gain but also stable operation resulting from the reduced backward gain. The proposed NCAP circuit was also implemented in IBM 180 nm RFCMOS technology, and design to have the supply voltage of 3 V and current of 10 mA. S-parameter measurements showed the self-resonance frequency of 2.25 GHz. The maximum S21 was -0.2 dB at 1 GHz. In the frequency range from 0.5 to 1.5 GHz, the capacitance was around -4 pF, and the difference between S21 and S12 was 8.7-9.6 dB. The size of the core chip was 150 × 190 µm2.
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