晶片選擇與考量

在挑選晶片階段，規格越好的晶片越能滿足設計的限制，但代價就是極不合理 的製作成本，所以選擇適合的晶片才是最重要的方針，而本升降頻電路目的是打造 連接天線和軟體無線電的平台，並不需要造極高增益或極寬廣的工作頻率，因此沒 有太多嚴苛的要求，價低低製作成本成為一個重要的考量，在此小節將討論挑選晶 片的想法。

首先確定晶片的工作頻段，本系統的天線輻射頻率在Xband，而軟體無線電的 工作頻率於6GHz 以下，因此操作在 RF 端的晶片其工作頻率滿足 X-band，而操作 在IF 端的晶片其工作頻率在 6GHz 以下某一段區間即可，而 LO 端頻率要求會因 為IF 端晶片的工作頻率而影響頻率範圍，各個晶片操作頻率見下表。

RF IF LO

頻率 Xband, 8-12GHz Sub6GHz 4-12GHz 晶片 PA、LNA、Mixer VGA、IFAMP、Mixer Mixer、PLO

表 3-1 晶片工作頻率

確保晶片操作於所需的工作頻段後，再來挑選晶片的規格與價格，規格部分很 難全面考慮到，每一個不同功能的晶片，都有不同的挑選觀點，下表整理出挑選晶 片的規格考量重點。

doi:10.6342/NTU202100829

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鎖項震盪器(PLO)是由壓控振盪器(VCO)和鎖相迴路（Phase-locked loops, PLL）

組合而成的集成電路(integrated circuit)，其內部運作原理極其複雜，只需知道 PLL 內部主要有三個電路構成回授，分別是除頻器、鑒頻鑒相器(Phase Frequency

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Detector, PFD)和電荷汞(Charge Pump)[13]，電路架構如圖 3.5，連接電荷汞和壓控 振盪器的低通濾波器位於晶片外部，需自行設計或參考資料表的建議架構，石英晶 體振盪也位於晶片外部，作為鑒頻鑒相器的參考頻率，可自行決定石英晶體振盪器 的振盪頻率。

圖 3.5 PLO 內部電路架構[13]

PLO 的設置方式是將資料寫入暫存器，寫入完所有暫存器的設置，PLO 就會 自動輸出所需的頻率，這意味著PLO 是可編程的晶片，暫存器的內容十分複雜，

有諸多設定牽涉到電路的運作原理，好在大多廠商都有提供輔助軟體協助計算，因 此並不是太大的問題，在晶片挑選前，評估晶片後續是否方便操作是很重要的，建 議選購功能較基礎的。

挑選 PLO 還有個重點，就是內部 VCO 的頻率範圍，假如該晶片規格表示輸

出頻率在VCO 製造的頻率範圍外，這表示該頻率需透過倍頻或除頻的方式合成，

雖然產生出所需要的頻率，但也一定伴隨諧波，而且這些諧波的功率並不低，若諧 波情形在應用上不允許，但又希望PLO 能產生大範圍的頻率，可以選擇內部有多 個 VCO 核心的 PLO，其內部也多個負責不同頻段的 VCO，這可完美解決大範圍 頻率輸出所伴隨些諧波問題，這也意味著後續編程設定可能會很複雜。

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3.3.5 切換晶片

考量到升降頻電路有機會在雷達方面應用，切換晶片的切換速度程為了一項 重要的考量，本系統的切換晶片依用途可以分為兩部分，其各部分的晶片切換速度 會影響後續應用，見圖 3.6 切換電路示意圖，第一是做為接收端和發射端的路徑 切換，這可使用一顆SPDT 實現，它會影響該系統量測物件的最近距離，切換速度 越快，可以偵測越近的物件，第二是用於發射端或接收端到天線激發端的路徑切換，

它影響系統掃描的速度，對於雷達的應用，期望接收端和發射端的路徑切換的晶片 切換速度越快越好。

圖 3.6 切換電路示意圖

假如雷達與待測物距離為 300m，訊號來回的路徑為 600m，而電磁波在空氣 中傳播速度趨近光速(3 10 m/ sec ⁸ )，可以計算出訊號行進時間為 2 us，也就是當 訊號發送後，接收端和發射端路徑切換的切換晶片須於 2 us 內完成路徑的切換，

切換速度這會是選擇切換晶片很重要的參數。

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