與晶片組結合量測

使用一張正文科技所製造的無線網路卡，將其原來的功率放大器以 後電路移除，使用射頻纜線（RF Cable）將所做的 FEM 測試板串接，

並將相關控制訊號線以及電源線接到該無線網路卡，亦即完全模擬

測試結果顯示在相同的晶片組與環境下，所研發的 FEM 在資料傳輸 率（Throughput）的效能與實驗對照組是相同的。

表10. 實驗組與對照組的 Throughput 量測結果

圖60. 實驗組與對照組的 Throughput 量測結果

(圖 60. )為所量測的資料傳輸率（Throughput）數值圖形，其振幅大 部份均落在20 Mbps ~ 22 Mbps 之間，平均值也都在 21 Mbps 上下。

20.992 21.107

AP -> Card

20.892 20.891

Card-> AP

Reference Card Card with using Front End

Throughpu

圖61. 作為對照組的卡片

圖62. 作為實驗組的卡片

已將 FEM 測 試板之 RF 訊 號線、電源 線、及控制信 號線等接到主 板。

第六章、 結論

一開始百特公司提供 PA 的最佳參數奠定了特性的基礎，為了讓所

設計功率放大器匹配電路與實際量測到的數據接近，不斷地修正實際 量測的誤差以及模擬的誤差，才有可能依據該資料模擬出更接近的特 性。至此，才敢做下一步的 LTCC 設計。在 LTCC 設計之時，架構的 規劃上花了許多的心思，為了讓所有能使用的空間最佳化以及有效成 本考量，架構一直改變、層數一直在減少，最後 LTCC 料片從十六層 減為十三層。經由反覆的模擬驗證特性無誤，然後再依據模擬的結果 進行 LTCC 製程的製作。由於使用的金屬面積頗多，導致第一次製程 結果彎翹無法使用。經由美磊科技在製程上不斷地創新，在第三次終 於成功地製作出三顆良品。測試的結果在帶通濾波器的特性不夠好，

於使用頻段的插入損失稍微過大，且在使用頻段的頻寬也稍微寬了一 些，根據模擬的結果可以看得出來，只要再稍微調整使頻寬減少、插 入損失減少，相信能有更好的特性，這一部分還有許多改善的空間。

在發射路徑的部份來說，整個模組的增益有26.9dB 仍然足夠，並且以 OFDM 訊號測試，在 EVM < 5%的情況下，平均輸出功率達 16.4dBm。

而且 LTCC 的特性即是量產化後，每個的偏差量都不大，易於控制，

而且以此FEM 研究來看，此顆射頻發射接收模組的特性非常適合在一

般的無線網路產品上的使用。原本在 FR4 基材的電路上，使用已封裝 之主動元件以及 0402 的被動元件作為匹配電路，再加上一個 5040 的 帶通濾波器，該使用區域面積為 11.6 mm x 10.6 mm 等於 122.96 mm²。使用 LTCC 架構的射頻前端模組，尺寸上可以做到 5.4 mm x 4.0 mm 的大小，面積相當於 21.6 mm²。為原本尺寸的 17.6%，實質節省 的空間有82.4%之多（圖 64. ）。計算在 FEM 中的元件數量，相當於 使用三顆主動元件以及二十五顆被動元件，總共二十八顆元件之數

量。生產線原本必須使用機器手臂置放二十八次元件，減為使用 FEM

件，可以為無線網路產品節省許多空間、生產成本以及設計開發時間，

也相信未來一定會有許許多多模組化的各種應用。

圖64. FEM 空間節省示意圖

Size Reduction

122.96 mm

82.4% OFF 21.6 mm

5.4 mm x 4.0 mm

參 考 文 獻

1. 方士庭，應用於高頻無線通訊之多層低溫共燒陶瓷（LTCC）的設計技術，中

華民國陶業研究學會會刊 第二十一卷 第四期 52-58 頁。

2. D.M. Pozar, Microwave Engineering, John Wiley & Sons, New York, 1998, 2nd Ed.

3. A.Sutono, D. Heo, E. Chen, K. Lim, J. Laskar, Compact Implemen -tation of Component Library in LTCC Technology and Its Application to CMOS RF Power Amplifier Design, Electrical Performance of Electronic Packaging, 2000, IEEE Conference on., pp. 288-291.

4. G.. L. Matthaei, L. Young and E. M. T. Jones ,Microwave Filters Impedance Matching Networks and Coupling Structures, New York: McGraw-Hill, 1980, pp.355-410.

5. S. Chakraborty, K. Lim, A. Sutono, E. Chen, S. Yoo, A. Obatoyinbo, S.-W. Yoon, M. Maeng, M.F. Davis, S. Pinel, J. Laskar, A 2.4-GHz Radio Front End in RF System-on-Package Technology, IEEE Microwave Magazine, June 2002, pp.

94-104.

6. G. Zheng, S. Pinel, K. Lim, R. Li, M. Tentzeris, J. Papapolymerou, J. Laskar, B.

Lenoir, P. Blondy, D. Baillargeat, and P. Guillon,Design of compact RF

components for low-cost high-performance wireless front-ends, Microwave and Milli -meter Wave Technology, 2002. Proceedings. ICMMT 2002. 2002 3rd International Conference on , 17-19 Aug. 2002 , pp. 259-262.

7. Chang-Ho Lee, Member, IEEE, Albert Sutono, Sangwoo Han, Kyutae Lim,

Member, IEEE, Stephane Pinel, Emmanouil M. Tentzeris, Member, IEEE, and Joy Laskar, Member, IEEE, A Compact LTCC-Based Ku-Band Transmitter Module, IEEE TRANSACTIONS ON ADVANCED PACKAGING, VOL. 25, NO. 3, AUGUST 2002, pp. 374-384.

8. J. S. Hong, M. J. Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Application, Microwave Magazine, IEEE , Volume: 3 , Issue: 3 , Sept. 2002 , pp. 62-65.

9. L. K. Yeung, and Ke-Li Wu, A compact second-order LTCC bandpass filter with two finite transmission zeros, Microwave Theory and Techniques, IEEE

Transactions on, Volume: 51, Issue: 2, Feb. 2003, pp.337-341.

10. W. -Y. Leung, K. -K M. Cheng, and Ke-Li Wu, Multilayer LTCC bandpass filter design with enhanced stopband characteristics, Microwave and Wireless

Components Letters, IEEE [see also IEEE Microwave and Guided Wave Letters], Volume: 12, Issue: 7, July 2002, pp. 240-242.

11. V. Piatnitsa, E. Jakku, and S. Leppaevuori, Design of a 2-pole LTCC filter for wireless communications, Wireless Communications, IEEE Transactions on, Volume: 3, Issue: 2, March 2004, pp.379-381.

12. S. A. Raby, and A.C. Cangellaris, Interconnect properties and multilayer bandpass

附 錄

Current EVM

dBm dBm dB mA % dB

二、fc= 2442MHz 所量測結果 Ch7_OFDM_Power-Gain-Current-EVM Tx In

Power

Tx Out

Power Gain Total

Current EVM dBm dBm dB mA % dB

-20.5 6.23 26.73 166 0.07 -63.10 -19.5 7.37 26.87 167 0.15 -56.48 -18.5 8.43 26.93 169 0.26 -51.70 -17.5 9.22 26.72 171 0.50 -46.02 -16.5 10.27 26.77 173 0.69 -43.22 -15.5 11.10 26.60 175 0.99 -40.09 -14.5 12.43 26.93 180 1.55 -36.19 -13.5 13.40 26.90 185 2.11 -33.51 -12.5 14.36 26.86 192 2.68 -31.44 -11.5 15.31 26.81 199 3.98 -28.00 -10.5 16.33 26.83 209 4.97 -26.07

-9.5 17.53 27.03 226 6.05 -24.36 -8.5 18.49 26.99 241 8.39 -21.52 -7.5 19.21 26.71 259 10.03 -19.97 -6.5 19.90 26.40 279 11.21 -19.01 -5.5 20.54 26.04 301 12.12 -18.33 -4.5 21.02 25.52 327 12.85 -17.82 -3.5 21.59 25.09 353 13.47 -17.41 -2.5 21.94 24.44 383 14.16 -16.98 -1.5 22.26 23.76 413 14.94 -16.51 -0.5 22.47 22.97 443 15.65 -16.11

三、fc= 2472MHz 所量測結果 Ch13_OFDM_Power-Gain-Current-EVM Tx In

Power

Tx Out

Power Gain Total

Current EVM dBm dBm dB mA % dB

-20.5 6.55 27.05 164 0.04 -67.96 -19.5 7.58 27.08 165 0.09 -60.92 -18.5 8.58 27.08 166 0.14 -57.08 -17.5 9.62 27.12 167 0.23 -52.77 -16.5 10.51 27.01 169 0.37 -48.64 -15.5 11.51 27.01 171 0.57 -44.88 -14.5 12.65 27.15 175 0.90 -40.92 -13.5 13.61 27.11 179 1.33 -37.52 -12.5 14.49 26.99 183 1.90 -34.42 -11.5 15.43 26.93 189 2.89 -30.78 -10.5 16.43 26.93 197 4.50 -26.94

-9.5 17.51 27.01 210 6.87 -23.26 -8.5 18.36 26.86 223 8.95 -20.96 -7.5 19.11 26.61 239 10.39 -19.67 -6.5 19.78 26.28 258 11.42 -18.85 -5.5 20.41 25.91 282 12.19 -18.28 -4.5 20.92 25.42 308 12.79 -17.86 -3.5 21.44 24.94 337 13.44 -17.43 -2.5 21.79 24.29 369 14.29 -16.90 -1.5 21.97 23.47 401 15.16 -16.39 -0.5 22.24 22.74 432 16.17 -15.83

四、fc= 2484MHz 所量測結果 Ch14_OFDM_Power-Gain-Current-EVM Tx In

Power

Tx Out

Power Gain Total

Current EVM dBm dBm dB mA % dB

-20.5 6.79 27.29 164 0.03 -70.46 -19.5 7.90 27.40 165 0.08 -61.94 -18.5 8.91 27.41 166 0.12 -58.42 -17.5 9.87 27.37 167 0.17 -55.39 -16.5 10.76 27.26 168 0.28 -51.06 -15.5 11.74 27.24 170 0.46 -46.74 -14.5 12.86 27.36 173 0.83 -41.62 -13.5 13.85 27.35 177 1.18 -38.56 -12.5 14.87 27.37 181 1.74 -35.19 -11.5 15.78 27.28 186 2.79 -31.09 -10.5 16.69 27.19 193 4.36 -27.21

-9.5 17.73 27.23 206 7.15 -22.91 -8.5 18.59 27.09 218 9.15 -20.77 -7.5 19.38 26.88 234 10.57 -19.52 -6.5 20.01 26.51 254 11.54 -18.76 -5.5 20.76 26.26 278 12.29 -18.21 -4.5 21.20 25.70 305 12.95 -17.75 -3.5 21.60 25.10 334 13.70 -17.27 -2.5 21.97 24.47 365 14.57 -16.73 -1.5 22.13 23.63 396 15.53 -16.18 -0.5 22.41 22.91 426 16.69 -15.55