微波工程期中報告
論文研討： 洪子聖、吳建銘,” 無線通訊正交調制器之 單晶微波積體電路設計”,89年6月26日
報告人: 碩研通訊一甲 MA0S0109 徐子軒
摘要
研究方向：
設計一個正交調制器。
設計方法:
以LC 高通/低通濾波器的方式 製作 正交調 製器，損耗小且振幅平衡度佳。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
90 度相位偏移器電路設計
在考慮 UHF 及VHF 頻段內擁有寬頻、準確的90 度
相位差之下，90 度相位偏移器將採用LC 高通/低通 通濾波器的設計方式。LC 高通/低通濾波器藉著LC 高通濾波器領先45 度的相位與LC 低通濾波器落後 45 度的相位實現準確的90 度相位移。
120MHz 正交調制器設計
• 120MHz 正交調制器是由一個相位差為 90 度的功率分配器與兩個雙平衡混波 器以及一個功率結合器所組合而成。 • 藉著相位差為90 度的功率分配器將LO 訊號均分為兩路而且彼此的相位相差90 度，再分別與IQ 訊號於雙平衡混波器 做各種數位調制，最後經由功率結合器 將兩路之已調制訊號結合。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
雙平衡混波器電路圖
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
正交調制器之整合與測試
評估正交調制器性能的重要參數為 EVM 值、IQ 訊
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
雙平衡混波器
正交調制器需要兩個混波器以供載波施
於 現 代 各 種 數 位 調制。因為雙平衡混波器具有 相當多的優點，包括寬頻、三埠之間良好的隔離度 以及載波和贅餘訊號 (spurious signal)的抑制能力 佳等，所以混波器的電路製作將採用雙平衡混波器 的設計方式。 製作雙平衡混波器的過程中要考慮線性度、隔離度 與平衡度，因為其會直接影響頻譜旁波帶位準的抑 制能力和增加載波洩漏幅度， 這樣的現象會反映 在解調後IQ 向量之EVM 值。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
功率分配器設計
功 率 分 配 器 的 製 作 設 計 著 重 於 分
配 功 率 之 平 衡 度 與 隔 離度，由於 120MHz 是屬於VHF 頻段，而鐵心元件在UHF 及 VHF頻段內擁有寬頻、高穩定度、體積小之優異 特性，所以元件的選擇會以鐵心為優先考慮。 鐵心功率分配器使用兩個鐵心元件，一為雙孔鐵 心，一為柱狀鐵心。 雙孔鐵心作為阻抗匹配使用，柱狀鐵心作為功率 分配使用。如果只利用柱狀鐵心來製作鐵心功率 分配器時，由於阻抗不匹配使得輸入埠的折返損 耗不甚理想，並導致輸出埠的折返損耗惡化，因 此在輸入端加入雙孔鐵心作為輸入埠的阻抗匹配， 以改善輸入埠的折返損耗。
均分配至兩輸出埠並且兩者間具有同相位， 而功 率結合器也是三埠的元件，它把兩個埠的輸入訊號 功率結合在一起，並且由另外一個埠輸出。 功率分配/結合器每個埠的阻抗皆必須匹配至特性 阻抗以獲得較低的折返損耗， 而且兩輸出埠間要 求較大的隔離度。 正交調制器的LO 埠需要一個等功率分配器，使本 地振盪源訊號可均分兩路，而RF 埠需要一個功率 結合器，將均分兩路的本地振盪源訊號分別與I 及 Q 通道訊號經混波器調制後之已調制訊號結合。
號頻寬與載波頻寬， 這三項參數需藉由向量訊號分 析儀(vector signalanalyzer）予以量測。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
正交調制器之測試
軟體控制的任意波形產生
器所產生的IQ 訊號，經正 交調制器做QPSK 調制， 輸入的本地振盪源功率與 頻率分別為11dBm和 120MHz， I 通道與Q 通 道的輸入訊號P P V - 皆為 0.2 V，在不同的上升餘旋 濾波器滾降係數（ a=0.5、 a=0.22、a=0.15）的情況 下，正交調制器之EVM 值 與符號率的特性曲線圖。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
功率分配器電路圖
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
90 度相位偏移器
正交調制器需要一個 90 度相位偏移器置於一對二
等功率分配器之後， 使本地振盪源訊號可均分兩 路而且具有90 度相位差，然後分別與I 及Q 通道 訊號調制後再結合。 不準確的相位偏移量會導致旁波帶抑制量惡化因而 衰減及干擾主旁波帶，而且解調後IQ 通道訊號間 彼此產生串音現象，這些情形會直接造成IQ向量 （ IQ vector）的位移與扭曲，使位元錯誤率提高 而影響訊號品質。因此決定90 度相位偏移器性能 的關鍵是如何在寬頻的情況下，兩輸出埠間達到準 確的90 度相位移與良好的振幅平衡度。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
雙平衡混波器電路設計
因為鐵酸鹽磁鐵心（ ferrite core）具有高導磁
係數與低導電率的特性，所以高頻訊號通過時， 由於渦流（eddy urrent）而引起的損耗便會減 少，因此在高頻及微波（ UHF 頻帶以下）的變 壓器都是採用在鐵酸鹽磁鐵心上捲繞導線的方 式製作。
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
120MHz 正交調制器結構圖
89年6月26日 洪子聖、吳建銘”無線通訊正交調制器之晶微波積體電路設計” 國立中山大學 電機工程學系
功率分配/結合器
功率分配器是三埠的元件，ห้องสมุดไป่ตู้把輸入的訊號功率平