下世代射頻傳收模組設計

一、背景說明

本計畫旨在發展下世代行動寬頻通訊傳接機課程內容,主要關鍵技術在於:(1)適於MIMO天線架構之多路射頻傳接機;(2)適於OFDM寬頻帶訊號之高線性度/高效率射頻傳接機;(3)適於下世代行動通訊之毫米波頻段傳接機。上述關鍵技術對臺灣未來行動寬頻產業發展至關要緊,須及早因應規劃,而重點在於學校能否培育出產業界所需之中高階技術人才,故本發展課程授課對象選定大四/研究所/博士班等學生,其先修專業知識至少須對電子/電路/電磁/通訊信號等專業內容有基本認識,而本課程則在簡短複習基礎知識之後,著重MIMO與OFDM兩部分之射頻傳接技術專業內容,相關雛型展示系統建置與實驗課程搭配亦以此為目標,選定以LTE系統為範例,但考慮毫米量測設備相當昂貴,本計畫鎖定2.4GHz/5GHz操作頻段以利推廣擴展。

課程規劃設計方面,將行動寬頻通訊傳接機分為(1)發射機;(2)頻率合成器;(3)接收機三大部分,並以模組方式組成此三大課程內容,方便授課教師選用搭配以適應既有課程。發射機部分課堂時數規劃為30小時,暫時無實驗配合;頻率合成器部分課堂時數規劃為12小時,實驗課時數規劃18小時;接收機部分課堂時數規劃為27小時,實驗課時數規劃21小時。期望透過上述課程安排,讓學生具備理論基礎外,更可經由動手實作訓練獲得實務經驗,使修課學生有足夠能力與自信從事行動寬頻通訊射頻傳接機相關工作。

二、主要達成之目標

「下世代射頻傳收模組設計」課程包含兩大重點並分為三大部份,第一個重點為MIMO架構,第二個重點是寬頻OFDM信號射頻傳接技術;課程內容第一為發射機,第二為頻率合成器,第三為接收機,可針對學生背景、程度、應用需求不同選用合適的課程模組。本課程發展內容旨在培訓相關專業人員,具體目標如下:

(1)瞭解下世代行動寬頻通訊傳接機之一般架構與設計考量,並理解其關鍵技術與課程之相關性。

(2)學習MIMO架構下之多路射頻傳接機與本地振盪之同步技術,以配合基頻模組作適當的信號處理。

(3)瞭解OFDM寬頻帶訊號射頻傳接機之高線性度要求,並學習如何與數位信號處理模組搭配達到射頻特性補償並提高電源使用效率技術。

 

三、課程大綱
課程綱要 實驗項目
MIMO/OFDM發射機

本課程內容包含:

1. MIMO/OFDM發射系統簡介 (模組AT) (4.5小時)

2. 發射機設計介紹 (模組BT) (7.5小時)

3. 高線性度/高效率/寬頻射頻電路設計 (模組CT) (12小時)

4. MIMO/OFDM發射機設計 (模組DT) (6小時)

學生能從這些內容了解MIMO/OFDM發射機系統的分析、設計與應用並具高線性度/高效率/寬頻射頻電路設計之能力。

MIMO/OFDM頻率合成器

課程內容包含:

1. 微波振盪器 (模組AS) (3小時)

1.1 振盪原理

2.2 振盪器架構

3.3 電壓控制振盪器

4.4 相位雜訊分析

5.5 振盪器性能評估

2. 頻率合成器(模組CS) (6小時)

2.1 頻率合成器原理

2.2 頻率合成器架構

2.3 回授分析

2.4 穩定度分析

2.5 相位雜訊分析

2.6 穩定時間分析

3. 寬頻頻率合成器(模組ES) (3小時)

3.1寬頻頻率合成器架構

3.2商用晶片案例分析

3.3 穩定度分析

3.4 相位雜訊分析

實驗內容包含:

1. 微波振盪器模擬

(模組BS)

2. 微波振盪器實作與量測(模組BS)

3. 頻率合成器模擬

(模組DS)

4. 頻率合成器實作與量測(模組DS)

5. 寬頻頻率合成器模擬

(模組FS)

6. 寬頻頻率合成器實作與量測(模組FS)

MIMO/OFDM接收機

1. MIMO/OFDM接收系統簡介 (模組AR) (3小時)

2. SISO接收機分析與設計 (模組BR) (6小時)

3. MIMO接收機分析與設計(模組CR) (3小時)

4. 低雜訊放大器原理 (模組DR) (6小時)

5. 降頻混波器原理 (模組FR) (6小時)

6. 正交解調器原理 (模組HR) (3小時)

實驗內容包含:

1.      整合前端頻率選擇濾波器之低雜訊放大模組實驗 (模組ER)

2.      降頻混波模組實驗 (模組GR)

3.      正交解調器模組實驗 (模組IR)

四、團隊成員

主持教師:李建育

參與教師:王紳、彭康竣、黃建彰、藍文鈞
     

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