1.1 V 頻帶研究背景與動機
近年，無線通訊在通訊市場上逐漸成熟，取代了有線系統的市佔率，使生活 的便利性因不再需要被地域性所綁住而提升；然而，日漸發達的科技與資訊也相 對造就了人們對於娛樂的高要求，如影音方面，影片解析度由一開始的 240p 演 進成現在的高階影像解析度(Full HD)，MP3 音質由一開始的 32K 來到了現在的 320K 等，皆讓資料量有逐步增長的趨勢，此時若無法將無線傳輸速率加以提升，
則有可能會造成影音不同步或者 Lag 等現象；為了改善此類相關問題與提高傳輸 速率及使用量，近期，IEEE 正式核准了新一代短距離無線傳輸標準 802.11ad，其 制定之規格主要以應用在實現家庭內部無線高畫質影音訊號的傳輸，提供家庭多 媒體應用更完備的高畫質影片的解決方案。
另外，802.11ad 脫離了擁擠的 2.4GHz 和 5GHz 頻段，使用高頻載波 60GHz。
由於 60GHz 係屬於 V 頻帶範圍，為美國通訊協會(FCC)已開放之免費使用頻帶，
因此在大多數國家皆可供使用，所以 802.11ad 能夠在 MIMO 技術的支援下實現 多訊源的同時傳輸。根據 IEEE 所公布的數據顯示，802.11ad 的理想傳輸速度最 高可達 7Gbps，其無線傳輸速度直逼 USB 3.0。除此之外，802.11ad 還能支援 PCIe、
通用序列匯流排、HDMI 以及 SATA 等高速通道的無線連接介面，應用在資料高 速傳輸與無壓縮高畫質的影音傳輸。
然而，由於 IEEE 802.11 系列之通訊協定規格甚多，為方便了解幾項 IEEE 802.11 通訊之間的差異性，以下為 IEEE 802.11 中幾項較有可能成為未來主流趨 勢的協定規格比較：
IEEE 802.11 n IEEE 802.11 ac IEEE 802.11 ad Throughput 600 Mbps 3.2 Gbps Up to 7 Gbps
Coverage Home, 70 m Home, 30 m Room, <5 m Freq. Band 2.4/5 GHz 5 GHz 2.4/5/60 GHz
Antennas 4×4 MIMO 8×8 MIMO >10×10 MIMO
Applications Data, Video Video
Uncompressed Video
表 1-1. IEEE 802.11 n/ac/ad Comparison
1.2 論文簡介
近年，由於 CMOS 的整合技術突飛猛進，元件特性已可滿足高頻域的應用，
同時其成本也相較於其他特殊製程來的低一些，也具備與基頻電路共同整合為一 單晶片系統(System on a chip, SOC)，因此，本論文的設計與探討皆以台積電所提 供的 TSMC CMOS 90nm RF 1P9M 標準製程作為研製基礎。
在發射機的前端電路，主要以一功率放大器與一混頻器所構成；在工作路徑 上由一基頻訊號(IF)與一本地振盪源訊號(LO)透過一混頻器將訊號混合成一射頻 訊號(RF)，然後經由功率放大器把訊號之功率再次放大，以確保訊號在空氣中的 傳輸可以有效的傳達到想要的目的地。然而，由於科技的進步，使資訊的流量越 來越大，若僅僅以單路的訊號做處理，於短時間內是無法有效處理如此龐大的資 訊量，因此在訊號的處理上會逐漸走向以封包的方式來進行，因而產生了 I 訊號 與 Q 訊號的概念。
因此本論文就以探討與研製一可以有效整合在 CMOS 製程上的功率放大器
1.3 論文架構
本論文共分為五個章節，根據 IEEE 802.11 ad 通訊協定規格完成一 V 頻段通 訊之發射機子電路設計，為功率放大器(Power Amplifier, PA)與 I/Q 調變器(I/Q Modulator)兩部分，於晶片的製作上皆採用台積電所提供的 TSMC CMOS 90nm RF 1P9M 標準製程完成之
。
第一章. 本章節為緒論，簡單探討一 IEEE 802.11 ad 通訊協定之規格與方向，以 及介紹本論文的研究動機與論文架構。
第二章. 針對 V 頻帶收發機系統方塊圖作簡介說明，並由此作為出發點，介紹在 設計一功率放大器(Power Amplifier, PA)與 I/Q 調變器(I/Q Modulator)之 設計考量參數理論。
第三章. 專門針對功率放大器(Power Amplifier, PA)作一個完整的設計說明與介 紹，並加入對於線性器的探討，以完成一內建線性器之功率放大器為最 後目標。
第四章. 本章節由一混頻器的設計流程作為切入重點，並藉此原理延伸至一 I/Q 調變器(I/Q Modulator)的設計。
第五章. 本章節為結論，針對以上所設計之內容加以探討，並對於本次所研製之 V 頻段電路作一個完整的總結。