模擬與結果

模擬的軟體是利用 Ansoft 公司所研發的三維電磁軟體 HFSS，各電 路模擬的結果說明如下。

輸入匹配電路主要使用四層LTCC 料片，所佔體積空間為 1.615 mm x 0.51 mm x 0.798 mm，利用下地電容之上端佈局電感，用以減少電感 中的下地電容效應。經由 HFSS 模擬的結果如（圖 34. ）所示，其匹 配電路在f= 2.4GHz ~ 2.5GHz 的頻段，S11 < -24 dB。以史密斯圖來看 已接近（1,0）的位置。

輸出匹配電路主要使用十一層LTCC 料片，所佔體積空間為 2.19 mm x 1.38 mm x 0.798 mm，將下地電容的位置設計在下方，並將串接的電 容及電感設計在上方，經由 HFSS 模擬的結果如（圖 35. ）所示，其 匹配電路在f= 2.4GHz ~ 2.5GHz 的頻段，S22 < -26 dB。以史密斯圖來 看已接近（1,0）的位置。

RF Choke 在佈局的位置上，一方面要考量到電源的埠（Port）以及 鎊線的 Port 便於連結，一方面也必須考量內部佈局與接地的距離，因 此在規劃上靠近電源端可以有電容，靠近PA 鎊線點的位置電容值儘可

能地小，以使 RF 訊號在磅線點的位置所看到的值儘可能的是一個開

路，以減少能量的耗損，所以儘可能地讓電源包覆著電感佈局。主要 使用七層LTCC 料片，所佔體積空間為 1.29 mm x 1.52 mm x 0.798 mm，經由 HFSS 模擬的結果如（圖 36. ）及（圖 37. ）所示，RF Choke 電路兩端的Port 在 f= 2.4GHz ~ 2.5GHz 的頻段所模擬的 Isolation 可達 85 dB。從鎊線的 Port 端看入的 Return Loss 為 2.38 ～ 2.42 dB，代表 著只會有極少部分的能量會經由RF Choke 耗損。

Rx Trace 在佈局上，主要是將 RF Switch 的 Port 能夠拉到接收的 PAD 上，因此越少耗損越好。在模擬時，發現周圍與上下的接地，Trace 會 受其影響，規劃上只能盡量在中間儘可能地遠離接地的作用。經由 HFSS 模擬的結果如（圖 38. ）及（圖 39. ）所示，Return Loss < -29 dB，

通帶內最大輸入損耗約為1.9dB，將傳輸零點設計於 2.04GHz 處，衰減

圖24. 所設計規劃的 FEM 接腳

表7. FEM 接腳的規劃安排與定義敘述

Pin No. Pin Name Description 1 Tx in RF in for the FEM

2 GND General Ground, suggest RF Ground 3 Rx RF out for FEM, Receive port for Chipset

4 Vref Bias current control voltage for the first/second stage.

5 GND General Ground, suggest RF Ground

6 Tx_En Transmitt Enable, Hi="3.0V", Pin12 Rx_En must be "0V"

7 ANT1_En Antenna port 1 Enable, Hi="3.0V", Pin11 ANT2_En must be "0V"

8 ANT2 Antenna port 2

9 GND General Ground, suggest RF Ground 10 ANT1 Antenna port 1

11 ANT2_En Antenna port 2 Enable, Hi="3.0V", Pin7 ANT2_En must be "0V"

12 Rx_En Receive Enable, Hi="3.0V", Pin6 Tx_En must be "0V"

13 PD Power detector output voltage.

14 Vcc

Supply voltage for bias reference and control circuit. This pin can be combined with

both VC1 and VC2 pins, resulting in a single supply voltage (referred to as Vc).

Center

Groung GND Both DC and RF Ground as well as heat sink for the power amplifier

GND

GND

GND

PA_RFIN TSSI

GND

VC1 VB2VB1

GND

GND

PA_IN

GND

GND

PA_RFOPARFO 12Lm1 1.8nH/LTCC

1 Cm1 2.7pF/LTCC 2

1 Lm2 5.6nH/LTCC 2

1 Cm3 1.5pF/LTCC 2

OUT13GND2OUT21 VC26 IN5 VC14 UT2 T/R SWITCH

12CB2 1uF/0402

1 1pF/LTCCCm2 2 2 RFin 3 RFin

12CT2 100pF/0201 12Lm3 1nH/LTCC

1 Cm4 1pF/LTCC 2

1 LT1 18nH/0201 2

12CT1 1000pF/0201

12CB3 4.7uF/6.3V/0603 12Cm5 1.2pF/LTCC

1 RB1 10K/0402 2

RxPD

Vc-Tx

Vc-Rx

3.3VD OUT13 GND2 OUT21 VC26IN5VC14

UT3 Antenna SWITCH Vc-ANT1

Vc-ANT2 Vref

GND

12CT4 0.01uF/020112CT3 1000pF/0201

GND

3.3VD 12CB4 7pF/0402

12CB6 7pF/0402 12CB7 7pF/0402

1 2

CB5 7pF/0402

UT, CT, LT ---> On Top of LTCC Module (Blue) Lm, Cm ---> inside of LTCC Module (Green) LB, CB, RB ---> with LTCC Module on Top of Eva

Diversity SWITCH Die T/R SWITCH Die

PA Die IND

CAP CAP CAPCAP

圖26. FEM 的表面佈局示意圖

BPF PA output matching

PA GND

PA input RF Choke

Rx Trace

圖28. 功率放大器的輸入阻抗匹配佈局圖

圖30. FEM 的 RF Choke 佈局圖

圖32. 帶通濾波器的內部佈局圖

0 1.01.0-1.0 10.0

1 2 3 4 5 Frequency (GHz)

Choke_S21_dB

-100 -90 -80 -70 -60

2.5 GHz -86.683 dB 2.4 GHz

-85.624 dB

DB(|S[3,12]|) * Choke of FEM929

圖36. FEM RF Choke 在 LTCC 佈局模擬結果（S21）

1 2 3 4 5

Frequency (GHz)

Choke_S11_dB

-12 -10 -8 -6 -4 -2

2.5 GHz -2.386 dB 2.4 GHz

-2.423 dB

DB(|S[12,12]|) * Choke of FEM929

1 2 3 4

1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5 Frequency (GHz)

BP3216

-50 -40 -30 -20 -10 0

DB(|S[1,1]|) &

MW_circuit DB(|S[2,1]|) &

MW_circuit

DB(|S[1,1]|) &

HFSS_fem0901b DB(|S[1,2]|) &

HFSS_fem0901b

圖40. FEM BPF 在 LTCC 佈局及ＭＷoffice 模擬比較