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1、論文研討： 洪子聖、吳建銘,” 無線通訊正交調制器之 單晶微波積體電路設計”,89年6月26日微波工程期中報告報告人:碩研通訊一甲 MA0S0109 徐子軒摘要研究方向： 設計一個正交調制器。設計方法: 以LC 高通/低通濾波器的方式 製作 正交調製器， 損耗小且振幅平衡度佳。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系120MHz 正交調制器設計 120MHz 正交調制器是由一個相位差為 90 度的功率分配器與兩個雙平衡混波 器以及一個功率結合器所組合而成。 藉著相位差為90 度的功率分配器將LO 訊號均分為兩路而且彼此的相位相差90
2、 度，再分別與IQ 訊號於雙平衡混波器 做各種數位調制，最後經由功率結合器 將兩路之已調制訊號結合。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系120MHz 正交調制器結構圖89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系功率分配/結合器功率分配器是三埠的元件，它把輸入的訊號功率平 均分配至兩輸出埠並且兩者間具有同相位， 而功 率結合器也是三埠的元件，它把兩個埠的輸入訊號 功率結合在一起，並且由另外一個埠輸出。功率分配/結合器每個埠的阻抗皆必須匹配至特性 阻抗以獲得較低的折返損耗，
3、而且兩輸出埠間要 求較大的隔離度。正交調制器的LO 埠需要一個等功率分配器，使本 地振盪源訊號可均分兩路，而RF 埠需要一個功率 結合器，將均分兩路的本地振盪源訊號分別與I 及 Q 通道訊號經混波器調制後之已調制訊號結合。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系功率分配器設計功 率 分 配 器 的 製 作 設 計 著 重 於 分 配 功 率 之 平 衡 度 與 隔 離度，由於 120MHz 是屬於VHF 頻段，而鐵心元件在UHF 及 VHF頻段內擁有寬頻、高穩定度、體積小之優異 特性，所以元件的選擇會以鐵心為優先考慮。鐵心功率分配器
4、使用兩個鐵心元件，一為雙孔鐵 心，一為柱狀鐵心。雙孔鐵心作為阻抗匹配使用，柱狀鐵心作為功率 分配使用。如果只利用柱狀鐵心來製作鐵心功率 分配器時，由於阻抗不匹配使得輸入埠的折返損 耗不甚理想，並導致輸出埠的折返損耗惡化，因 此在輸入端加入雙孔鐵心作為輸入埠的阻抗匹配 ，以改善輸入埠的折返損耗。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系功率分配器電路圖89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系90 度相位偏移器正交調制器需要一個 90 度相位偏移器置於一對二 等功率分配器之後，
5、 使本地振盪源訊號可均分兩 路而且具有90 度相位差，然後分別與I 及Q 通道 訊號調制後再結合。不準確的相位偏移量會導致旁波帶抑制量惡化因而 衰減及干擾主旁波帶，而且解調後IQ 通道訊號間 彼此產生串音現象，這些情形會直接造成IQ向量（ IQ vector）的位移與扭曲，使位元錯誤率提高而 影響訊號品質。因此決定90 度相位偏移器性能的 關鍵是如何在寬頻的情況下，兩輸出埠間達到準確 的90 度相位移與良好的振幅平衡度。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系90 度相位偏移器電路設計在考慮 UHF 及VHF 頻段內擁有寬頻、準確的
6、90 度相 位差之下，90 度相位偏移器將採用LC 高通/低通通 濾波器的設計方式。LC 高通/低通濾波器藉著LC 高 通濾波器領先45 度的相位與LC 低通濾波器落後45 度 的相位實現準確的90 度相位移。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系雙平衡混波器正 交 調 制 器 需 要 兩 個 混 波 器 以 供 載 波 施 於 現 代 各 種 數 位 調制。因為雙平衡混波器具有 相當多的優點，包括寬頻、三埠之間良好的隔離度 以及載波和贅餘訊號 (spurious signal)的抑制能力佳 等，所以混波器的電路製作將採用雙平衡混
7、波器的 設計方式。製作雙平衡混波器的過程中要考慮線性度、隔離度 與平衡度，因為其會直接影響頻譜旁波帶位準的抑 制能力和增加載波洩漏幅度， 這樣的現象會反映 在解調後IQ 向量之EVM 值。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系雙平衡混波器電路設計因為鐵酸鹽磁鐵心（ ferrite core）具有高導磁係 數與低導電率的特性，所以高頻訊號通過時， 由於渦流（eddy urrent）而引起的損耗便會減少 ，因此在高頻及微波（ UHF 頻帶以下）的變壓 器都是採用在鐵酸鹽磁鐵心上捲繞導線的方式 製作。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無
8、線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系雙平衡混波器電路圖89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系正交調制器之整合與測試評估正交調制器性能的重要參數為 EVM 值、IQ 訊 號頻寬與載波頻寬， 這三項參數需藉由向量訊號分 析儀(vector signalanalyzer）予以量測。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系正交調制器之測試軟體控制的任意波形產生 器所產生的IQ 訊號，經正 交調制器做QPSK 調制，輸 入的本地振盪源功率與頻 率分別
9、為11dBm和120MHz ， I 通道與Q 通道的輸入訊 號P P V - 皆為0.2 V，在不 同的上升餘旋濾波器滾降 係數（ a=0.5、a=0.22、 a=0.15）的情況下，正交調 制器之EVM 值與符號率的 特性曲線圖。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系正交調制器之測試為了評估正交調制器的性能， 將正交調制器之規格測試 與Agilent ESG-D 系列數位訊號產生器之相同載波頻率 數位調制規格做比較。圖為Agilent E4433B 的訊號產 39生器內的正交調制器做PSK 調制，輸入的本地振盪源的功 率與頻率分
10、別為11dBm 和 120MHz，I 通道與Q 通道的輸 入訊號P P V - 皆為0.2 V，在 不同的上升餘旋濾波器滾降係 數（a=0.5、a=0.22、a=0.15） 的情況下，Agilent E4433B 之 EVM 值與符號率的特性曲線 圖。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系正 交 調 制 器 頻 率 為 120MHz 之 QPSK 調制訊號頻譜89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系QPSK 調制訊號之星座圖及波眼 圖89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無
11、線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系正交調制器整合電路圖89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系結論論文中利用鐵心元件在 UHF 及VHF 頻段中擁有寬 頻、穩定性高與體積小的優異特性設計製作寬頻的 120MHz 正交調制器，將120MHz 的載波施於 QPSK 調制，並予以嚴密的規格測試。量測的結果 ，EVM 值小於1.5%rms 的情形下，正交調制器之 IQ訊號頻寬可以達到2.2MHz 而載波頻寬為8MHz ，如果90 度相位偏移器之中心頻率可以準確地掌 握在120MHz，則正交調制器載波頻寬可以改
12、善 4MHz。低的載波洩漏量意味著正交調制器電路的設計架構 與佈局擁有相當的對稱性。89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系心得了解正交調制器的電路設計及與相位偏移器的設計 原理跟電路設計。知道了與其他四種(倍頻、RC積分器/CR微分器、 RC全通濾波器、可調式RC積分器/CR微分器)達成 正交調制器的方式的優缺點。瞭解本篇論文在設計上的難度，例如:在由於LC 高 通/低通相位偏移器製作時對元件值的要求極為嚴 格而且電容、電感也會有製成上的誤差，所以製作 相位偏移器時對於所使用的電容、電感值皆需嚴密 的量測。碩研通訊一甲 MA0S0
13、109 徐子軒K6Cvow9OzAnm9CDGV8Z2CI(Me3WGzG46ER(dyoYNxTif)*zJ-FFS11yLCB2$9-ZLiv(9Fl+la0OVkk#LvHteWQ+wby$9gyJ7ayIqj1v61fLy3p&2l)YJg$8FJGOBpxMzBd20SsqbfA46ZHwfNcEGnMO&fOLy(A0fow&tOHonIXL6VAlf6kmk$fv)aJ7biXH+$jTx1TeEGPzNoMCEmUR1lhKV$rF#AL7ZY1wVk+FHcd(bW7DUrEvUckaJmhFkMuE4CFnY*nKZJ2xkO2TJ2k(ygiiOrtT7q- DG1gXe
14、1DX%bkt3X%17LVi)F*vhNK7%ulybKA$FcKG2X9fVXaxcZh7E8JEkX%j(6g#nBy7s&fCTFaGMAz2dU6k55GsDr82HYcGo)w27Ou!eZbsCjmlG2DTT1sw1LUOTyR7UgA&PkbpgV+Sq+!982t54iz2-Cz9TV7gfs%DCJXW#Bmm1ZQOPaGczIhoRJ1#FQp1t5+G6n(E&Z3vWQVzXIn0ARxL2t+OF2bHUeybM&si8f4%gnN!tTQoQSZFQ&I4zIy(7lAtqcl6(lLyHNnz7$nx1xTQ3&79jZY(S+#gon%3faJpoxC(&
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