臺灣博碩士論文加值系統

目前在手機市場上，最具題材與多樣化且能吸引消費者目光的產品便是智慧型手機﹙Smart Phone﹚，智慧型手機與傳統弁鄐熅驉}Feature Phone﹚的最大區隔在於它的作業系統是否能任意的安裝移除應用程式，在硬體上還必須具有無線上網、藍芽傳輸或GPS衛星導航、電視等等....的弁遄C在行動通訊系統上屬於一機多模態，除了具備傳統的第二世代2G﹙GSM﹚與2.5G﹙GPRS﹚標準外，也同樣存在第三世代3G﹙WCDMA﹚或3.5G﹙HSDPA﹚的標準弁遄A在未來甚至會有第四世代4G﹙LTE﹚的標準弁鄐澈堜騚撮z型手機行動通訊系統中。
本研究設計與製作完成符合GSM、WCDMA、WiFi、Bluetooth、GPS等系統信號量測規格的智慧型手機之相關射頻應用電路以及PCB疊構阻抗線設計與佈局。在本文中詳細敘述了智慧型手機相關子系統與子電路的設計製作與量測過程，包括了GSM 850MHz與WCDMA Band I-2100MHz行動通訊MODEM子系統、2.4GHz WiFi子系統、2.4GHz Bluetooth子系統、1575.42MHz GPS子系統的電路設計以及PCB阻抗線設計與佈局、IC的選擇、整體子系統的效能量測。而在這些子系統的射頻前端電路中，包含了必v放大器模組、低雜訊放大器、表面聲波濾波器以及發射機(Transceiver)、接收機(Receiver)的子電路設計製作與量測。
本研究的實作結果，子電路的S參數量測值可相當接近RF IC廠商所保證的參數規格，並且在整合子電路之後所設計製作的子系統，也都可以達到國際量測規範的標準。

Smart phone is the novel and diversified product which can attract consumer''s sight on the market of mobile phone. The differences between smart phone and traditional feature phone are whether it can install or remove application program in operating system casually and it must has the functions like WLAN, Bluetooth or GPS satellite navigation, TV, etc. using on the hardware. The handheld of the mobile communication system is multimode, which possess the traditional function of 2G GSM, 2.5G GPRS and also has the third generation’s function of 3G WCDMA or 3.5G HSDPA. In the future, it will has the function of 4G LTE setup in the smart phone.
This research designs and implements relevant RF circuits based on the GSM, WCDMA, WiFi, Bluetooth, GPS specifications. The PCB’s stacking impedance line design and layout are also studied. In this article, we describe the design and measurement about the sub-circuits of GSM 850MHz and WCDMA Band I-2100MHz mobile communication MODEM subsystem, 2.4GHz WiFi subsystem, 2.4GHz Bluetooth subsystem, 1575.42MHz GPS subsystem design, PCB stacking impedance line design and layout, IC choice, and whole performance measurement of subsystems, in detail. These RF sub-circuits of transmitter/receiver include power amplifier module, low noise amplifier, and surface acoustic wave (SAW) filter.
The sub-circuits had been implemented and measured. The measured S-parameters of the sub-circuits are close to the guaranteed specifications by RF IC companies. The measured results of sub-systems which were integrated with sub-circuits also can keep the international standard specifications.

誌 謝 i
摘 要 ii
Abstract iv
目 錄 vi
圖目錄 xiii
表目錄 xxii
第一章、緒論 1
1.1 簡介 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文內容摘要 3
1.4 論文研究設計的頻段範圍 5
第二章、智慧型手機系統相關應用之架構與技術 6
2.1 前言 6
2.2 智慧型手機的定義與作業系統 7
2.3 GSM/GPRS智慧型手機硬體架構 8
2.4 第二世代2G系統架構與技術 10
2.4.1 GSM系統架構與技術簡介 10
2.4.2 GSM系統上行與下行使用頻帶 12
2.4.3 GSM系統規範 13
2.4.4 GSM系統調變與解調方式 14
2.5 第三世代3G系統架構與技術 15
2.5.1 WCDMA系統架構與技術簡介 15
2.5.2 WCDMA系統上行與下行使用頻帶 18
2.5.3 WCDMA系統規範 19
2.5.4 WCDMA系統調變與解調方式 20
2.6 2.4GHz頻段WiFi系統架構與技術 21
2.6.1 IEEE 802.11b/g WiFi系統架構與技術簡介 21
2.6.2 IEEE 802.11b/g WiFi系統使用頻帶 23
2.6.3 IEEE 802.11b/g WiFi系統規範 25
2.6.4 IEEE 802.11b/g WiFi系統調變與解調方式 25
2.6.5 IEEE 802.11b/g WiFi系統日常生活應用實例 26
2.7 2.4GHz頻段藍芽系統架構與技術 27
2.7.1 IEEE 802.15藍芽系統架構與技術簡介 27
2.7.2 IEEE 802.15藍芽系統使用頻帶 29
2.7.3 IEEE 802.15藍芽系統規範 30
2.7.4 IEEE 802.15藍芽系統調變與解調方式 31
2.7.5 IEEE 802.15藍芽系統日常生活應用實例 31
2.8 1575.42MHz頻段GPS系統架構與技術 32
2.8.1 GPS系統架構與技術簡介 32
2.8.2 GPS系統硬體架構圖 34
2.8.3 GPS系統衛星訊號 35
2.8.4 GPS系統日常生活應用實例 37
第三章、射頻前端電路及微帶線原理 38
3.1 前言 38
3.2 微帶線傳輸與TEM波模原理 39
3.3 濾波器 41
3.3.1 濾波器的種類 41
3.3.2 表面聲波帶通濾波器原理 42
3.4 低雜訊放大器的原理 43
3.5 必v放大器的種類及原理 45
3.6 混頻器的種類及原理 48
3.7 鎖相迴路介紹與分類 49
第四章、智慧型手機系統應用之PCB疊構設計與佈局 51
4.1 PCB板材介電係數與疊構設計 51
4.2 PCB阻抗線模擬計算 54
4.3 第二世代GSM系統的PCB阻抗線佈局 61
4.4 第三世代WCDMA系統的PCB阻抗線佈局 62
4.5 2.4GHz頻段WiFi與藍芽系統的PCB阻抗線佈局 63
4.6 1575.42MHz頻段GPS系統的PCB阻抗線佈局 66
第五章、智慧型手機系統應用之MODEM相關射頻電路設計製作與系統信號量測 67
5.1 必v放大器模組射頻電路設計製作與量測 68
5.1.1 第二世代GSM 850MHz系統的必v放大器模組射頻電路設計製作與量測 69
5.1.1.1 第二世代GSM 850MHz系統的必v放大器模組射頻電路設計製作 69
5.1.1.2 第二世代GSM 850MHz系統的必v放大器模組射頻電路量測 74
5.1.2 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的必v放大器模組射頻電路設計製作與量測 77
5.1.2.1 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的必v放大器模組射頻電路設計製作 77
5.1.2.2 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的必v放大器模組射頻電路量測 83
5.2 低雜訊放大器射頻電路設計製作與量測 87
5.2.1 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的低雜訊放大器射頻電路設計製作與量測 87
5.2.1.1 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的低雜訊放大器射頻電路設計製作 87
5.2.1.2 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的低雜訊放大器射頻電路量測 94
5.3 第二世代GSM 850MHz系統的電路設計製作與系統信號量測 98
5.3.1 第二世代GSM 850 MHz系統的電路設計製作 98
5.3.2 第二世代GSM 850 MHz系統的信號量測 100
5.4 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的電路設計製作與系統信號量測 105
5.4.1 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的電路設計製作 105
5.4.2 第三世代WCDMA Band I-2100MHz系統的信號量測 108
第六章、智慧型手機系統應用之2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統相關射頻電路設計製作與系統信號量測 116
6.1 必v放大器模組射頻電路設計製作與量測 117
6.1.1 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統的必v放大器模組射頻電路設計製作 117
6.1.2 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統的必v放大器模組射頻電路量測 122
6.2 表面聲波濾波器射頻電路設計製作與量測 126
6.2.1 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統的表面聲波濾波器射頻電路設計製作 127
6.2.2 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統的表面聲波濾波器射頻電路量測 129
6.3 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi與IEEE 802.15 Bluetooth系統的電路設計製作 134
6.4 2.4GHz頻段IEEE 802.11b/g WiFi系統的信號量測 137
6.5 2.4GHz頻段IEEE 802.15 Bluetooth系統的信號量測 147
第七章、智慧型手機系統應用之全球衛星定位系統相關射頻電路設計製作與系統信號量測 152
7.1 表面聲波濾波器射頻電路設計製作與量測 153
7.1.1 1575.42MHz頻段GPS系統的表面聲波濾波器射頻電路設計製作 154
7.1.2 1575.42MHz 頻段GPS系統的表面聲波濾波器射頻電路量測 156
7.2 1575.42MHz頻段GPS系統的電路設計製作 159
7.3 1575.42MHz頻段GPS系統的信號量測 161
第八章、結論 165
參考文獻 167

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