射頻前端電路應用於載波聚合長期演進技術

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姓名

廖國志(kuo-chih Liao) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系在職專班

論文名稱

射頻前端電路應用於載波聚合長期演進技術
(Development of Radio frequency front-end system for Long Term Evolution Carrier Aggregation applications)

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摘要(中)

本論文是延續3G系統使用的頻段900MHz與1800MHz，對應3GPP長期演進技術Advanced規格中的Band3與Band8頻道作為研究基礎，組合成長期演進技術Advanced的載波聚合(CA, Carrier Aggregation)結構，並以3GPP長期演進技術Advanced定義Band3與Band8工作型態為FDD，因此在band3中設定為分頻多工架構，上行中心頻率1747.5MHz 下行中心頻率1842.5 MHz，以及band8上行中心頻率897.5MHz，下行中心頻率942.5MHz的載波聚合，將射頻前端整合為單一系統封裝SiP (System in Package)，並以國研院晶片中心(CIC)四層電路板PCB-FR4製程，再以表面黏著技術（Surface Mount Technology，S.M.T）、將功率放大器(Power Amplifier)、低雜訊放大器(Low-noise amplifier)、表面聲波濾波器(SAW filter)及雙工器(Dip lexer)等主要元件組合在同一片系統上，並且使用 SMD (Surface Mount Device)元件，設計成兩路發射兩路接收(2 Transmit 2 Receive)之射頻前端模組，實現應用在載波聚合(CA, Carrier Aggregation)通道上，功率輸出之1dB 壓縮點(Power Out at 1dB Compression Point)、功率附加效率(Power Added Efficiency，PAE)、誤差向量幅度(Error vector magnitude，EVM)、最大輸出功率(Maximum Output Power)、增益(Gain)、S-parameter結果比較。

摘要(英)

his paper is based on the study to extend the use of the frequency range of 900MHz and 1800MHz, which are both used by the 3G system，correspond to Band 3 and Band 8 of the LTE Advance technology to form a Carrier aggregation (CA)，which is used in LTE-Advanced。 Since both the Band 3 and 8 support frequency division duplexing (FDD)，this paper will make use of aggregation in Band 3 and 8 with uplink center frequency of 1747.5MHz and 897.5MHz respectively to downlink center frequency 1842.5MHz and 897.5MHz respectively。 Furthermore，to have the RF front-end system integrates into a single system in package (SiP)。 Using the PCB-FR4 manufacturing process from National Chip Implementation Center and the Surface Mount Technology (SMT) to combine some of the main components， such as the Power Amplifier (PA)， Low-noise amplifier， SAW filter and Diplexer， all into one single system board。In addition，use SMD components to design a front-end system with 2-transmission and 2-receiving module。 To use this design in the above mentioned carrier aggregation channels in order to have the Power Out at 1dB Compression Point、 Power Added Efficiency、 Error vector magnitude、Maximum Output Power、Gain、S-Parameter measured and compared。

關鍵字(中)

★ 系統封裝
★ 射頻前端電路系統
★ 長期演進技術
★ 載波聚合

關鍵字(英)

論文目次

摘要 - iv
Abstract- v
誌謝 - vi
目錄 - vii
圖目錄- ix
第一章．緒論 1
1.1 研究緣由 1
1.2 研究方向 1
1.3 論文組織 3
第二章．長期演進技術（LTE: Long Term Evolution）概論 4
2.1 長期演進技術LTE概論 4
2.2 長期演進技術LTE網路架構概論 4
2.2.1 TDD與FDD技術架構 7
2.2.2 LTE傳輸速率定義 9
2.3 LTE與其他網路技術比較 11
2.4 台灣長期演進技術現況與發展 13
2.5 載波聚合 14
第三章．無線射頻收發機架構與射頻相關元件理論 18
3.1 無線射頻收發機架構 18
3.2 射頻元件理論 22
3.2.1主動元件PA理論與應用 22
3.2.2 主動元件LNA理論與應用 29
3.2.3 被動元件Duplixer理論與應用 30
3.2.4 被動元件Filter理論與應用 31
3.2.5被動元件Balun理論與應用 31
3.3 基板材料PCB介紹 32
3.3.1射頻傳輸線在PCB基材上設計 33
第四章．單一元件量測值與datasheet宣稱值比較 35
4.1 量測方法概論敘述 35
4.2 主動元件PA實際量測值與datasheet宣稱值比較 38
4.2.1功率放大器之規格簡介 38
4.2.2電路模組設計與製作 39
4.2.3電路模組參數量測 41
4.3 主動元件LNA實際量測值與datasheet宣稱值比較 58
4.3.1 LNA電路模組設計與製作 58
4.3.2電路模組參數量測 61
4.4 被動元件Diplixer與Balun實際量測值與datasheet宣稱值比較 65
4.4.1 Diplixer與Balun電路模組設計與製作 65
4.4.2 Diplixer與Balun電路模組參數量測 69
4.5 被動元件Filter實際量測值與datasheet宣稱值比較 75
4.5.1 Filter電路模組設計與製作 75
4.5.2 Filter電路模組參數量測 76
第五章．整合測試之實現與量測 77
5.1 射頻前端模組整合電路 77
5.2 射頻前端模組整合測試 80
5.2.1射頻前端模組整合電路之S參數量測 80
5.2.2射頻前端模組整合電路之各項性能指標量測 90
5.3 射頻前端模組組合電路測試 94
5.3.1射頻前端組合電路之S參數量測 94
5.3.2射頻前端組合電路之各項性能指標量測 102
5.2.4整合測試與組合測試之各項性能指標量測比較 105
第六章．結論 106
參考文獻 108

參考文獻

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[2] 3GPP ETSI TS 136 300 V10.4.0
[3] ERICSSON 3G長期演進技術(3G Long Term Evolution)技術白皮書
[4]陳煒鴻，應用於長期演進技術之射頻前端系統封裝模組研製，元智大學通訊研究所，中華民國一O三年七月
[5]楊岱軒，應用於LTE系統之低功耗CMOS接收機射頻前端電路，國立勤益科技大學電子工程系研究所，中華民國一O二年六月
[6] http://cf-attach.i-sogi.com/tw/article/img/201404/201404221110225096.png
[7] http://www.rohde-schwarz.com.tw/
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指導教授

吳中實

審核日期

2016-1-19

推文