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Bibliographic Metadata

Title
245 GHz subharmonic receivers for gas spectroscopy in SiGe BiCMOS technology
AuthorMao, Yanfei
ExaminerScheytt, Christoph ; Thiede, Andreas ; Förstner, Jens ; Hellebrand, Sybille ; Hilleringmann, Ulrich ; Noé, Reinhold
Published2014
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2014
Annotation
Tag der Verteidigung: 27.10.2014
Defended on2014-10-27
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-15205 
Files
245 GHz subharmonic receivers for gas spectroscopy in SiGe BiCMOS technology [3.59 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Millimeterwellen -Gas-Spektroskopie ermöglicht die hochgenaue Detektion von Gasen auf Basis ihrer typischen Absorptionsspektren im Vakuum. Die Anregungsfrequenzen für die Gasspektroskopie liegen dabei typischerweise im höheren Millimeterwellen-Bereich. Für die vorliegende Anwendung wurde eine Mittenfrequenz von 245 GHz gewählt. Ziel der Arbeit ist die Realisierung eines integrierten 245-GHz-Empfängers in SiGe BiCMOS-Technologie. Zunächst wird das Wellenleiter-Design für einen 122 GHz Kaskode-LNA untersucht. Verschiedene Topologien für die Leitungen werden in der gleichen LNA-Topologie implementiert und verglichen. Dann wird das Schaltungsdesign von LNAs diskutiert und ein mehrstufiger 245-GHz-LNA in Basisschaltung untersucht. Im nächsten Schritt warden 245-GHz-Implementierungen von aktiven und passiven subharmonischen Mischern untersucht und realisiert. Daraufhin werden drei integrierte subharmonische 245-GHz-Empfänger untersucht und verglichen. Schließlich wird ein subharmonischer Empfänger in einer Gasspektroskopie-Anwendungen erfolgreich erprobt.

Abstract (English)

Millimeter-wave gas spectroscopy enables the precise detection of gases based on their typical absorption spectra in vacuum. Excitation frequencies for gas spectroscopy lie typically in the high millimeter-wave region. For the presented gas spectroscopy application a center frequency of 245 GHz was chosen. Target of this work is the realization of an integrated 245 GHz receiver in SiGe BiCMOS technology. Initially the on-chip transmission line design for a 122 GHz cascade LNA is investigated. Different transmission line topologies are implemented in different version of the same 122 GHz LNA and compared. Then the circuit design of LNAs is discussed and a multi-stage common-base LNA at 245 GHz is investigated. Then in a next step 245 GHz implementations of different active and passive subharmonic mixers are investigated and realized. Furthermore three integrated subharmonic 245 GHz receivers are investigated and compared. Finally a subharmonic receiver is used successfully in a gas spectroscopy application.