課程模組11. Sub-6GHz/mmW共構之多輸入輸出射頻模組

教材模組名稱 Sub-6GHz/mmW共構之多輸入輸出射頻模組
教材模組

教學目標

課程模組整體教學目標:
本課程模組係著眼於微波/毫米波電路與模組在5G系統的應用,以模組化課程作基本學理介紹、設計工具使用與實作量測訓練,適合電機、電子、通訊等相關領域大三以上學生修習。本課程利用電腦模擬進行毫米波電路與射頻系統教學,並以低成本商用IC組成毫米波射頻模組,讓學生實地觀察系統運作,一般學校皆可負擔,若校方有精密的毫米波頻譜儀與網路分析儀,學生可更深入學習進階量測技術。課程內容首先介紹無線通訊傳收架構與基本特性參數,並引入阻抗匹配與反射等高頻特性觀念;接著以電路方塊及表現參數方式逐一了解無線傳收機各個組成模塊,如濾波器、放大器、混頻器、倍頻器與頻率合成器等,特別以電腦模擬強調毫米波電路的精密度要求;再以系統效能考量,反推各電路之規格要求,並用調變信號作多輸入輸出無線傳輸功能與規格確認;最後討論多輸入輸出射頻模組與天線陣列之整合設計與製程技術要求,以達到5G系統毫米波與多輸入輸出特色教學的要求。各子模組內容介紹如下:●   子模組ㄧ:Sub-6GHz/mmW共構之射頻傳收機架構

教學目標:本子模組介紹Sub-6GHz/mmW共構之多輸入輸出射頻傳收機基本架構,特別強調利用現成且低成本之元件、模組與發展系統,如何規劃建構出5G系統所需的射頻平台,並界定各電路模組所需的規格要求。

●  子模組二:射頻傳收機電路模組分析、設計與量測

教學目標:本子模組針對無線傳收機各個組成模塊,如濾波器、放大器、混頻器、倍頻器與頻率合成器之基本功能與特性參數作初步介紹,並以濾波器與放大器為例,以電腦模擬方式作電路設計練習,同時對所發展之Sub-6GHz/mmW共構之射頻傳收機作實際量測。

●  子模組三:多輸入輸出射頻傳收機系統效能分析與評估

教學目標:利用電腦軟體將所發展之Sub-6GHz/mmW共構之射頻傳收機各組成方塊整合作系統效能分析模擬,系統效能參數包括發射功率、輸出信號頻譜、鄰近波道洩漏功率比、接收靈敏度、接收頻率選擇度等,各電路方塊之規格參數以該商用元件規格書所載為主,若有不足再作電路特性參數量測,由模擬結果可學習哪些電路方塊規格參數對系統效能有決定性的影響。

●  子模組四:多輸入輸出射頻模組與天線陣列之整合技術

教學目標:介紹5G系統多輸入輸出射頻模組與天線陣列如何應用先進封裝/印刷電路板製程技術作整合,同時提出高度整合下須面對的電源完整性(Power Integrity, PI)、信號完整性(Signal Integrity, SI)、電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)與散熱問題。

教材模組●    子模組一:Sub-6GHz/mmW共構之射頻傳收機架構

課程大綱:

  •   基本無線傳收機組成方塊
  •   軟體定義無線電發展平台
  •   Sub-6GHz/mmW共構之頻率規劃與元組件選擇
  •   各電路方塊之規格界定與系統效能估算

實驗單元一: Sub-6GHz/mmW射頻傳收機迴路測試

實驗單元二: Sub-6GHz/mmW單路射頻傳輸/接收測試

子模組二:射頻傳收機電路模組分析、設計與量測

課程大綱:

  •   濾波器基本觀念與規格參數介紹
  •   耦合線濾波器設計
  •   放大器基本觀念與規格參數介紹
  •   小信號放大器設計
  •   混頻器基本觀念與規格參數介紹
  •   倍頻器基本觀念與規格參數介紹
  •   頻率合成器基本觀念與規格參數介紹

實驗單元三: 以微波電路模擬軟體進行耦合線濾波器分析與設計

實驗單元四: 以微波電路模擬軟體進行小信號放大器分析與設計

●   子模組三:多輸入輸出射頻傳收機系統效能分析與評估

課程大綱:

  •   Sub-6GHz/mmW共構之射頻發射機系統效能分析
  •   Sub-6GHz/mmW共構之射頻接收機系統效能分析
  •   Sub-6GHz/mmW共構之多輸入輸出天線系統分析
  •   Sub-6GHz/mmW共構之多輸入輸出傳收機系統效能分析

實驗單元五: 以微波電路模擬軟體進行多輸入輸出天線系統模擬

實驗單元六: 以微波電路模擬軟體進行多輸入輸出傳收機系統模擬

●  子模組四:多輸入輸出射頻模組與天線陣列之整合技術

課程大綱:

  •   半導體封裝與印刷電路板整合技術概觀
  •   應用封裝與印刷電路板製程於天線陣列設計
  •   應用封裝與印刷電路板製程於天線陣列與射頻模組整合
  •   天線陣列/射頻電路模組高度整合下之電源完整性、信號完整性、電磁干擾以及散熱問題

實驗單元七: 以微波電路模擬軟體之電磁分析功能建構於封裝/印刷電路板製程技術之天線陣列系統

可分享教材模組內容說明 授課教材投影片200頁,實驗手冊共7組85頁

單元一:  Sub-6GHz/mmW共構之射頻傳收機架構(40頁)

單元二:  射頻傳收機電路模組分析、設計與量測(80頁)

單元三:  多輸入輸出射頻傳收機系統效能分析與評估(40頁)

單元四:  多輸入輸出射頻模組與天線陣列之整合技術(40頁)

 

實驗手冊共7組

實驗一: Sub-6GHz/mmW射頻傳收機迴路測試(10頁)

實驗二: Sub-6GHz/mmW單路射頻傳輸/接收測試(10頁)

實驗三: 以微波電路模擬軟體進行耦合線濾波器分析與設計(15頁)

實驗四: 以微波電路模擬軟體進行小信號放大器分析與設計(20頁)

實驗五: 以微波電路模擬軟體進行多輸入輸出天線系統模擬(15頁)

實驗六: 以微波電路模擬軟體進行多輸入輸出傳收機系統模擬(15頁)

實驗七: 以微波電路模擬軟體進行電磁模擬分析建構於封裝/印刷電路板製程技術之天線陣列系統(20頁)

所需實作平台配備與經費需求預估(以模組教學實作所需基本軟、硬體平台作估算) 實作平台配備說明:

利用現成且低成本之元件、模組與發展系統,建構Sub-6GHz/mmW多輸入輸出射頻傳收實作平台,

一套Sub-6GHz/mmW多輸入輸出射頻傳收實作平台約NT$75,000,四套合計30萬元。

微波電路模擬軟體軟體租用,2套使用權,需租用4年,專案維護合約費20萬元,在維護期間的4年期內,學校提供學生名單,廠商免費支援上課所需增加的套數license。

實驗方式係由3位同學為一組進行,操作Sub-6GHz/mmW射頻傳收平台與微波電路模擬軟體軟體。

聯盟/示範教學實驗室可提供之訓練與技術支援(含可提供之實驗示範影片) ●  示範教學實驗室及聯盟網址:

◎   示範教學實驗室: http://mobilerf.ntust.edu.tw/demonstration-teaching-laboratory

◎   行動通訊電路設計聯盟: http://mobilerf.ntust.edu.tw/

●   助教工作坊 20 人/場,共1場

●   教師工作坊 20 人/場,共1場

●   實驗示範教學影片2件,預計完成日期2020/2/28。

●   可分享資源與示範教學實驗室運作制度

可提供之訓練:

1.         遠端登入學習實驗環境的設定與操作。

2.         種子教師與助教可到示範教學實驗室接受訓練。

可提供之技術支援:

1.         課程規劃主持人可到種子學校進行示範教學。

2.         可派遣技術人員到種子學校進行安裝設定的指導。

聯絡窗口 負責教師:黃建彰 教授

專責助理:程冠潛 同學

聯絡方式:03-4638800 # 7011 # 911,Email: kcc52wayne@gmail.com

Sub6GHz-mmW共構之多輸入輸出射頻模組_精簡版