臺灣博碩士論文加值系統

超寛頻（Ultra-wideband, UWB）無線通訊技術主要是使用在室內短距離傳輸，由於具備高速率、低功率及超大頻寬的傳輸特性，其高速資料傳輸能力可以處理可攜式電子設備網路之間快速成長的無線資訊傳輸。包括個人數位助理（PDA）、數位相機、數位攝影機、視聽設備、行動電話、筆記型電腦，以及其他的電子設備。利用高資料傳輸率將這些電子設備透過無線通訊網路得以交換大量的數位資訊及檔案。
UWB技術主要有脈衝無線電（Impulse Radio, IR） 與多頻帶系統（Multi-band system）， 其中在多頻帶系統方面，調變技術可以採用直接序列分碼多工存取 DS-CDMA及多頻帶正交分頻多工MB-OFDM兩種架構。
本文是針對UWB-OFDM中之3~5GHz頻帶的射頻接收端，透過設計、射頻電路模擬及實作以完成第一級寛頻帶低雜訊放大器(Low Noise Amplifier, LNA)、帶通濾波器(Band-pass Filter, BPF)及混頻器(Mixer)，並把LNA及BPF實作電路之量測數據輸入吾人撰寫之MATLAB程式來分析3~5GHz 射頻電路對UWB-OFDM訊號之影響，此模擬結果可提供射頻／微波系統工程師在UWB-OFDM射頻電路設計上的參考。

The Ultra-wideband (UWB) communication technology, with low power and high-speed information transmission ability, can be adapted to indoor-wireless digital network for the fast and convenient network service between the portable electronic equipment, such as PDA, digital camera, audio-visual equipment, mobile phone, notebook, and the other electronic mobile-equipment. By high-speed transmission, those equipments can exchange a large number of digital information and files through wireless communication network.
UWB communications can include the impulse radio and the multiband system. For the multiband system, the direct sequence CDMA or the multi-band OFDM may be adopted as the transmission technology.
In this thesis, RF circuit design, simulation, fabrication, and experimental measurement of the front-end for the UWB MB/OFDM system are presented. The RF front-end includes the first state low noise amplifier (LNA), the band-pass filter (BPF) and a mixer for 3~5GHz application. The measurement data is input to a Matlab program, developed by us, to analyze the influences of the 3~5 GHz RF circuit on the UWB-OFDM signals. These simulation results are very useful for the RF circuit/ system designers in UWB-OFDM system.

摘 要 IV
ABSTRACT V
誌 謝 VI
目 次 VII
圖目錄 IX
表目錄 I
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的與方法 1
1.3 論文架構 2
第二章 超寛頻MB/OFDM基本原理介紹 3
2.1 UWB定義 3
2.1.1 超寬頻脈衝無線電技術 6
2.2.2 超寬頻多頻帶系統 6
2.2 OFDM概念 7
2.3.2 OFDM系統架構 11
2.3.3 IEEE802.15.3a介紹 13
第三章 射頻電路之設計實作與量測 16
3.1 放大器非線性效應的概念 16
3.1.1 交互調變失真 16
3.1.2 1dB增益壓縮點與三階截斷點 18
3.2 低雜訊放大器 19
3.2.1 BJT偏壓電路 20
3.2.2 功率增益 21
3.2.3 穩定性分析 25
3.2.4 雜訊指數 27
3.2.3 寬頻帶放大器電路設計 30
3.3 低雜訊放大器設計實作與量測 31
3.3.1 3~5GHz低雜訊放大器設計實與量測-使用BFP620電晶體 31
3.3.2 3~5GHz低雜訊放大器製作與量測-使用Mini-Circuit Amp 34
3.4 濾波器基本概念 36
3.4.1 濾波器重要的相關參數 37
3.4.2 3~5GHz帶通濾波器之設計實作與量測 38
3.5 混頻器基本概念 42
3.5.1 混頻器工作原理 42
3.5.2 混頻器重要的相關參數 43
3.5.3 混頻器之製作與量測 44
第四章 MATLAB程式模擬 47
第五章 結 論 52
參考文獻 53
附錄A　數位調變訊號之解調結果 55
附錄B MATLAB程式 58
附錄C　電路零件之DATA SHEET 61
C.1 BFP620之DATA SHEET 61
C.2 ERA-2SM 之DATA SHEET 67
C.3 MCA1-80MH 之DATA SHEET 69
作者簡介 71

[1]劉嘉祺，”超寬頻DS-CDMA與脈波跳時系統中時脈誤差對通訊性能影響之模擬與研究” ，南台科技大學電子工程研究所碩士論文，中華民國93年。
[2]C. Fowler, J. Entzminger, J. Vorum, “Report: Assessment of Ultra-Wideband (UWB) Technology,” OSD/DARPA Ultra-Wideband Radar Review Panel, R-6280, 1990.
[3]FCC, “Revision of Part 15 of the Commission’s Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission Systems,” First Report and Order, ET Docket pp.98-153, February 2002.
[4]Gian Mario Maggio, “An introduction to UWB,” CWC/UCSD & STMicroelectronics , December 2002.
[5]蔡壬勝，”射頻電路效應對OFDM通訊系統性能影響之模擬與研究”，南台科技大學電子工程研究所碩士論文，中華民國93年。
[6]R. v. Nee, R. Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, 2000.
[7]Ryuji Kohno, Honggang Zhang and Hiroyuki Nagasaka, “Ultra Wideband impulse radio using free-verse pulse waveform shaping, Soft-Spectrum adaptation, and local sine template receiving (ppt: 03097r0P802-15_ TG3a-Communications-Research-Lab-CFP-Presentation),” IEEE P802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks, 2003. Available: http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Mar03/.
[8]Anuj Batra, “Multi-band OFDM Physical Layer Proposal ( ppt: 03267r1P802-15_TG3a-Multi-band-OFDM-CFP-Presentation),” IEEE P802. 15 Working Group for Wireless Personal Area Networks, 2003. Available: http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Jul03/.
[9]葉國成，”OFDM系統中射頻電路對通訊性能影響的模擬及研究” ， 南台科技大學電子工程研究所碩士論文，中華民國92年。
[10]F. L. Lin, S. F. Chen, L. F. Chen and H. R. Chuang, “Computer Simulation and Measurement of Error Vector Magnitude (EVM) and Adjacent-Channel Power Ratio (ACPR) for Digital Wireless Communication RF Power Amplifiers,” IEEE Vehicular Technology Conf., Amsterdam, pp. 2024-2028, Sep., 1999.
[11]袁杰，高頻電路分析與設計，全威圖書，中華民國88年。
[12]Devendra K. Misra, Radio-Frequency and Microwave Communication Circuit, 2nd Ed, John Wiley & Sons, 2004.
[13]Guillermo Gonzalez, Microwave Transistor Amplifiers, 2nd Ed , Prentice Hall, 1997.
[14]Reinhold Ludwig & Pavel Bretchko, RF Circuit Design, 2000.
[15]莊惠如、林福林、陳宜隆、李亮輝，“射頻微波通訊量測儀器之原理介紹” ，科儀新知125微波量測專題，第23卷第3期中華民國90年12月。
[16]射頻電路設計實習，育英科技有限公司編著。
[17]袁帝文、王岳華、謝孟翰、王弘毅編著，高頻通訊電路設計，高立圖書有限公司，中華民國93年。
[18]謝慶南、覃木春、洪啟訓、林福林， “低雜訊放大器對UWB-OFDM訊號之影響評估” ， 第四屆現代通訊研討會，中華民國95年3月。
[19]Jia-Sheng Hong & M. J. Lancaster, MICROSTRIP FILTERS FOR RF/MICROWAVE APPLICATIONS, John Wiley & Sons,2001.
[20]森榮二著、林肇彬譯，LC濾波器的設計與製作，建興文化事業有限公司，中華民國94年。
[21]袁杰，高頻電路分析與設計(一)，全威圖書，中華民國88年。
[22]Stephen A. Mass, Microwave Mixers, 2nd ed., Artech House, Inc.,Boston, 1993
[23]Introduction to RF Module & Measurement, Hewlett-Packard.