臺灣博碩士論文加值系統

隨著無線通訊的普及和高頻電路技術的發展，射頻積體電路晶片(RF Chip)整合了天線、射頻電路及基頻信號等技術，提供了在應用端更便利的設計與應用，本文提出無線通訊900MHz頻段之半雙工通訊系統設計，因提昇系統效能之需要包含前端電路(Front_End)低雜訊放大器LNA(Low Noise Amplifier)、帶通濾波器BPF(Band Pass Filter)及功率放大器PA(Power Amplifier) 之設計與製作，射頻部分則藉由程式控制CC1020 將信號藉由高斯頻移鍵控(GFSK)方式將信號解調/調變，信號之傳送與接收則利用程式控制CC1020晶片內部之高頻電路進行資料的傳輸與接收。在無線通訊的電路設計上，應用了傳輸線理論部份與各種高頻電路模擬工具及射頻基礎理論來探討完成電路的設計與模擬，使得電路能達到最佳化及穩定的效果，本文將前端電路的各模組電路先行設計及模擬，完成實體電路後進行量測其電路實際參數，依量測結果加以修正，我們亦結合模擬軟體ADS(Advanced Design System)之模擬流程，預測其實際電路的諧振頻率及頻率響應以及各種性能參數，最後藉由實作與電路輸出頻譜之量測，比較模擬與量測結果。

With the increasing demands of wireless communication and the development in radio frequency of technology, the RF chips have successfully integrated the technologies including antenna, RF circuit and digital signal processing. The promotion of RF technology allows easy designs in RF circuits and convenient in applications. This thesis proposes a design of transceiver half-duplex for wireless communication applications in 900MHz. Due to demand of promotion in systems performance, the design and fabrication includes front end LNA (Low Noise Amplifier) 、 BPF (Band Pass Filter)、PA (Power Amplifier). The radio frequency will be processed by using the FSK modulation capability of CC1020s. Signal transmitted and received are processed by using the internal RF circuits in CC1020. From the perceptivity of communication, RF circuit design applied the transmission line theory and various types of simulation tools to establish the optimal circuit for performance and stability. The methodology begins with the initial prototype and simulations of software implementation. The operation parameters of circuit can be obtained by measurement and extensive testing which will be further tuned the circuit to obtain the optimal RF circuit performance. We use the ADS (Advanced Design System) software which can predict the resonance frequency of its realization circuit and frequency response of voltage controlled oscillator. Finally, we implemented half-duplex communication platform to measure the circuit performances, and compared with simulations.

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論
1.1 簡介------------------------------------1
1.2 研究動機--------------------------------2
1.3論文架構---------------------------------5
第二章 無線感測器模組設計
2.1射頻收發機架構與工作模式-----------------7
2.2無線收發機模組工作原理-------------------8
2.3感測器模組工作原理----------------------10
2.4感測器模組電路實現----------------------12
2.5通訊資料傳輸編碼------------------------14
2.6漢明碼的原理 ---------------------------15
2.7主控制端及無線感測器模組端程式流程分析--18
第三章 無線收發機前端電路設計與模擬與最佳化設計
3.1 傳輸線原理-----------------------------21
3.1.1傳輸線軟體模擬及電路實現--------------25
3.2 濾波器設計規格-------------------------28
3.3 帶通濾波器設計原理---------------------30
3.4 帶通濾波器的最佳化設計-----------------31
3.5 低雜訊放大器的基礎理論-----------------35
3.5.1雜訊指數(Noise Figure)----------------36
3.5.2雙邊放大器設計條件--------------------37
3.5.3放大器之穩定條件----------------------38
3.5.4 LNA的最佳化設計----------------------42
第四章 功率放大器模組與整合系統電路和實際測試
4.1 功率放大器模組-------------------------50
4.1.1功率放大器之主要特性------------------50
4.2 功率放大器的設計方法------------------ 53
4.2.1負載線理------------------------------54
4.2.2 負載調整-----------------------------54
4.3功率放大器模組電路實作及量測結果--------54
4.4 整合系統電路和實際測試-----------------57
第五章 結論與未來展望
5.1結論------------------------------------63
5.2 未來展望-------------------------------65
參考文獻-----------------------------------66

[1] R. Ludwig, P. Bretchk, “RF Circuit Design Theory and Application”, pp463-522, Prentice-Hall International, Inc. 2002.
[2] Behzad Razavi, “RF MICROELECTRONICS”, Prentice-Hall International, Inc.
[3] Chris Bowick,“RF Circuit Design”, Boston Oxford Johannesburg, Melbourne New Delhi.
[4] W.ALAN DAVIS, “Radio Frequency Circuit Design”, JOHN WILEY & SONS,INC.
[5] John Rogers, Calvin Plett, ”Radio Frequency Integrated Circuit Design” 2003 ARTECH HOUSE,INC.
[6] LES BESSER .ROWAN GILMORE “Practical RF Circuit Design for Modern Wireless Systems” 2003 ARTECH HOUSE,INC.
[7] 黃進芳,“微波工程實習”, 全華科技圖書 2004.
[8] 義守大學電機工程學系 王署民,羅如燕“無線通訊系統設計與量測教材”1997.6
[9] 袁杰, “無線電高頻電路”, 全華科技圖書 2001.
[10] 袁杰,“實用無線電設計”, 全華科技圖書 2004.
[11] 黎慧玉,”感測器與轉換應用電路-設計與實習”,高立 1998.
[12] Microchip support PIC18F4520 --- Data Sheet 2008.
[13] CC1020 Single Chip Low Power RF Transceiver for Narrowband Systems ---- Data Sheet 2007.
[14] 何滿龍, ”微波主動電路設計與實習”, 滄海書局 2007.
[15] 戴奎生,”微波電晶體電路設計”, 全華科技圖書 2005.
[15] 卓聖鵬譯, ”高頻電路設計”, 全華科技圖書 2005.
[16] 林銀議, ”數位通訊原理-編碼與消息理論”, 五南圖書 2005
[17] 育英科技, “射頻電路設計實習”, 滄海書局2001.
[18] 育英科技公司，“射頻電路設計實習”，滄海圖書公司 民國90.
[19] Guillermo Gonzalez，”Microwave Transistor Amplifiers: Analysis and Design”, 2nd Edition，Prentice Hall,1996.
[20] 國立高雄第一科技大學 電腦與通訊工程所 林信良(Xin-Liang Lin) ”高效能射頻積體電路在GSM頻段中的設計與評估”論文 92學年