行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
█ 成 果 報 告
□期中進度報告
應用於新世代行動通訊之高效率微波線性發射機系統
計畫類別：□ 個別型計畫 █ 整合型計畫
計畫編號：NSC 96－2628－E －110－001
執行期間：
95 年 8 月 1 日至 96 年 7 月 31 日
計畫主持人： 洪子聖
共同主持人：
計畫參與人員： 李健榮、蕭介勛
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 █完整報告
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、
列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢
執行單位：國立中山大學電機系
中 華 民 國 97 年 9 月 30 日
中文摘要
本整合型計畫在研究應用於新世代行動通訊之高效率微波線性發射機系統，使得功率
放大器在面對新世代行動通訊系統，如
WiMAX 及未來 4G 系統等，所採用高峰值對平均
功率比例之時變波包調制訊號時，仍能維持高線性度與高效率操作。本發射機應用在多模
無線系統，在輸出不同功率準位及調制頻寬之訊號時，也能兼顧低失真度及高效率。整個
發射機系統研發架構涵蓋高效率功率放大器、高精準度射頻調制與解調電路、低相位雜訊
頻率合成器、單封裝系統之模組整合及內埋被動式元件，以及適應性預失真波包追隨數位
訊號處理器等。本整合型計畫共包括四項子計畫，子計畫一從事採用適應性預失真技術之
波包追隨式射頻線性發射機研究；子計畫二從事具有基頻波包校正之直接轉頻正交調制器/
解調器設計與實作；子計畫三研究採用正交調制雜訊抑制技術之前瞻性低雜訊頻率合成
器；子計畫四從事單封裝系統之內埋被動元件設計與互連線路研究。
關鍵詞：波包追隨發射機、正交調制/解調器、分數式頻率合成器、單封裝系統
英文摘要
This coordinated project was devoted to innovative high-efficiency microwave linear
transmitters for next-generation mobile communication applications. The research goal aimed at
highly linear and efficient operation for power amplifiers when used in a high PAPR system, such
as WiMAX and 4G. The developed transmitters had low distortion and high efficiency when
applied to a multi-mode system featured with variable output power levels and modulation
bandwidths. The entire transmitter architecture contained high-efficiency power amplifier, highly
accurate RF modulator and demodulator, low phase-noise frequency synthesizer, embedded
passives for system-on-package applications, and adaptive predistorted envelope-following
processing. There were a total of four subprojects in this coordinated project. Subproject no. 1
studied innovative envelope-following RF linear transmitter using adaptive predistortion
technique. Subproject no. 2 designed and implemented direct-conversion quadrature
modulator/demodulator with baseband envelope calibration. Subproject no. 3 designed and
implemented advanced low-noise frequency synthesizer using quadrature modulation noise
suppression technique. Subproject no. 4 designed integrated passive components and
interconnects for transmitter system-in-package applications.
Keywords: Envelope-following transmitter, quadrature modulator/demodulator, fractional-N
frequency synthesizer, system-in-package
報告內容
ㄧ、前言與目的
在無線通訊系統中，功率放大器一直是非常重要的研究議題之一。對無線通訊行動端
而言，功率放大器的線性度表現不僅對輸出訊號品質與鄰近通道干擾有顯著影響，其效率
表現同時影響行動通訊設備的電池使用時間。新一代通訊標準面臨大量的影音傳輸需求進
而使用更具頻譜效率的訊號調制方式如
HPSK、QAM 與 OFDM 等技術來達到高資料傳輸
量的需求，而這些具有高頻譜效率之訊號具有變化劇烈之時變波包，因此對功率放大器的
線性度性能要求也相對嚴苛。時變波包變化的劇烈程度經常以高峰值對平均功率比值
(PAPR, Peak to Average Power Ratio)作為衡量的依據參數。若一調制訊號之 PAPR 越高即是
指其波包變動的程度越劇烈，對功率放大器的線性度要求也將更高以避免產生通道內訊號
失真與通道外干擾[1]-[3] 。
然而，在傳統的功率放大器設計上線性度與效率具有取捨關係。圖
1 為功率放大器操
作於不同導通角時其輸出波形之傅立葉分析曲線，在此分析中功率放大器可視為一個能根
據不同導通角而輸出正弦截波電流波形之理想電流源，最後根據其輸出之電流波形進行傅
立葉級數展開分析。當功率放大器操作於全導通的(導通角等於
2
π )情況下稱之為 A 類操
作，此時功率放大器輸出僅具有主頻率訊號而無任何諧波產生，但同時具有一最大直流功
率消耗，此意味著
A 類設計具有最好的線性度表現卻有著最差的效率表現。當導通角減小
時，高次諧波項隨著直流功率消耗的下降而逐漸提升，此現象充分顯示出要設計一兼具線
性度與效率的功率放大器將是相當高難度的挑戰。除了如圖
1 中所表示的操作類型之外，
功率放大器之設計還有像
E 類與 F 類等切換式類型設計[7]-[11]；切換式功率放大器以犧牲
線性度來換取較佳的效率，理論上其直流對射頻的轉換效率可達
100%。然而，切換式功率
放大器之輸出功率與其輸入訊號功率無關，因此切換式功率放大器並無法直接被使用在需
要高線性度要求的系統上。為了解決此問題，本整合型計畫提出一種創新的射頻發射機架
構，可以使用高效率切換式功率放大器，並可滿足新世代行動通訊系統對線性度之要求而
且同時能具有高效率表現。
圖
1 功率放大器操作於不同導通角之傅立葉分析 [1]
1. 採用線性功率放大器之正交調制射頻發射機
圖
2 為現今被廣泛應用於各種無線通訊系統上之正交調制射頻發射機，其使用了一個
具有固定供應電壓(
V =常數)之線性功率放大器。使用正交調制架構的主要好處為：不管資
s料傳輸率高低，都能具有相當低的訊號調制失真。在此架構中經常使用功率倒退(back-off)
的方法來避免因功率放大器接近飽和點之非線性現象所引起的訊號失真。對一個具有高
PAPR 值的系統而言，功率放大器之輸出功率往往隨著系統 PAPR 值越高而需更多功率倒退
以避免訊號失真，然而，卻會因此犧牲效率的表現。
為了改善正交調制發射機之效率，幾種技術相繼被提出[12],[13]，這些技術根據功率放
大器不同的輸出功率調整其偏壓電壓或電流來達到提升效率的效果。例如，動態偏壓技術
(dynamic bias technique)[14]-[20]在低輸出功率時控制功率放大器內之電晶體閘極或基極偏
壓進而降低來自固定偏壓電流的直流功率消耗。波包追隨(envelope following)技術[21]-[23]
直接調制功率放大器之直流供應電壓進而使電源供應電源能追隨平均的輸出訊號波包，電
源供應電壓將隨著功率放大器之輸出功率降低而減小，進而節省直流功率之消耗以提升效
率。另一種波包追蹤(envelope tracking)[24]-[28]技術則運用了與波包追隨相同之概念，以波
包相同變化速率供應給功率放大器之直流供應電壓，因此效率能更一步提升。然而，採用
這些技術的效率性能提升極限最終仍將受限於所使用之線性功率放大器。
Quadrature
Modulator
I
Q
PA
in
V
s
V
out
V
t
quadrature-modulated
carrier
圖
2 正交調制方式之發射機架構
2. 採用非線性功率放大器之線性射頻發射機
另一種實現高效率線性發射機的方法為採用高效率但非線性之切換式功率放大器。使
用非線性元件進行線性放大(LINC, LInear amplification using Nonlinear Components)之方法
[29]-[38]如圖 3 所示，具有時變波包性質之射頻調制訊號首先被分離成為兩個具有固定波包
性質之相位調制訊號，並且將此兩個固定波包訊號分別經由非線性切換式功率放大器進行
放大後，加以結合重建出功率放大後具有時變波包之射頻調制訊號。由於兩顆切換式功率
放大器之輸出訊號波包固定為其最大振幅，因此雖然此架構運用了高效率之功率放大器，
但整體效率仍將受其輸出訊號波包幅度大小所影響。此外在最後訊號的結合過程中，兩路
相位調制訊號必須正確地相互抵銷以重建出小於最大輸出振幅之波包訊號。因此，功率結
合器必須透過特殊的設計並且利用如功率重複利用(power reuse)技術[39]-[42]才能有效提升
LINC 發射機之效率。
圖
3 非線性元件線性放大方式之發射機架構
另一種射頻調制訊號分離方法則是將調制訊號分為波包訊號以及相位訊號。圖
4 為利
用波包偵測器檢測出波包訊號並且利用限制器消除訊號波包之幅度變化，稱為波包消除與
重建(EER, Envelope Elimination and Restoration)發射機架構[43]-[49]。波包訊號經由直流-直
流轉換器調制放大後作為切換式功率放大器之供應電源電壓，而波包消除後之相位調制載
波則送至切換式功率放大器之輸入端，最後兩路訊號結合於功率放大器輸出端並且重建出
功率放大後之射頻調制訊號。由於波包訊號與相位調制載波是分別經由兩條不同路徑傳送
至功率放大器，因此兩路徑間所具有的時間延遲差將使得訊號重建過程因為不同步而造成
輸出訊號的嚴重失真[50]-[53]。由於 EER 發射機架構採用類比訊號分離技術，這將使得波
包訊號與相位調制載波兩路間的延遲補償更加困難。此外，採用類比元件較難精準分離波
包與相位訊號。
PA
DC-DC
converter
Limiter
Envelope detectorRF input
RF output
phase-modulated carrier envelope圖
4 波包消除重建方式之發射機架構
近年來，極座標調制(polar modulation)[54]-[64]法在增強資料傳輸率的全球進化(EDGE)
系統中被廣泛的應用，其架構如圖
5 所示。其應用 EER 架構類似的概念，但波包與相位訊
號則是由基頻數位處理器以數位訊號方式進行分離，可因而提升精準度，並且可使兩路訊
號的時間延遲差能夠利用數位處理方式進行補償。此架構運用高效率切換式功率放大器，
波包訊號用以振幅調制具有相位調制之載波，作為切換式功率放大器之供應電源電壓並同
時能減少直流功率的消耗。而具有固定波包(
V
in= 常數)的相位調制載波則送入切換式功率
放大器射頻輸入端，以確保功率放大器以切換模式進行操作。然而，使用固定波包之相位
調制載波驅動切換式功率放大器具有兩個缺點。(1)在低輸出功率時，維持高固定波包幅度
之相位調制載波將不利於功率放大器之功率增加效率(PAE, Power-Added Efficiency)；(2)固
定波包振幅之相位調制載波因饋入穿透(feed-through)現象使得輸出端調制訊號無法達到零
交越(zero crossing)點而造成調制訊號品質惡化。除此之外，極座標調制架構採用一電壓調
節器調制切換式功率放大器之供應電源端，如圖
6 所示。其透過在功率放大器的輸出回授
迴路追蹤功率放大器之性能變動，可使得此發射機架構相對於環境的變化更具有強韌性。
然而，使用此串聯電壓調節器於調制過程中將產生功率損失；如圖
6 之等效電路所示，使
用運算放大器調整一個串聯於功率放大器電源端之
PMOS 的電導值而使得供應電壓能於運
算放大器的輸入端持續追蹤波包訊號的幅度大小。PMOS 可視為一個與功率放大器固定電
阻(
R )串聯的可變電阻(
PAR
MOD)，透過
R
MOD阻值的變化進而調整
R 上之跨壓，使其等於所
PA想要的波包訊號
V 。因此，電壓調節器的轉換效率可寫為
out OUT OUT SVR DC CCP
V
P
V
η
=
=
極座標調制發射機之整體效率相當於切換式功率放大器之效率與電壓調節器效率之乘積。
假設切換式功率放大器之效率固定且忽略供應電源電壓大小，由上式可知此發射機架構之
效率將正比於輸出波包幅度大小。
Polar
Modulator
I
Q
PA
in
V
s
V
out
V
envelope phase-modulated carrierSeries Voltage
Regulator
圖
5 極座標調制方式之發射機架構
圖
6 極座標調制發射機架構所使用之串聯電壓調節器及其等效電路
3. 混合正交極座標調制發射機架構
為了解決上述所有發射機架構的缺點，本研究提出一混合正交極座標調制(HQPM,
Hybrid Quadrature and Polar Modulation)之發射機架構[65],[66]，其架構如圖 7 所示。如同極
座標調制發射機架構，HQPM 發射機同樣使用數位基頻處理器產生波包以及相位訊號但能
使在功率放大器上射頻輸入訊號之瞬間振幅與供應電源電壓具有一正比的關係(
V
in∝ )，
V
s此舉將使射頻輸入訊號與供應電源電壓具有相同的時變波包。在任何瞬間，供應電源電壓
都將追隨射頻輸入訊號之波包幅度大小，因此功率放大器之
PAE 表現將能最佳化。除此之
外當波包在零交越的瞬間，射頻輸入訊號之波包同時為零，因此可以避免掉極座標調制架
構中的零交越失真現象。而
HQPM 架構採用 S 類調制器取代極座標調制架構中的電壓調節
器，S 類調制器之轉換效率與輸出波包振幅大小無關的特性使得整體 HQPM 發射機之效率
與輸出波包幅度大小無關。
雖然具有變動波包的射頻輸入訊號解決了極座標調制架構中的饋入穿透問題，但卻因
inV 與
V 同時具有波包訊息而致使調制訊號將受此雙重波包調制影響而產生失真。為了解決
s此問題，
HQPM 發射機運用預失真技術改善此失真問題。採用 HQPM 之線性發射機詳細架
構如圖
8 所示，其包含兩個主要電路，一為以 E 類設計之切換式功率放大器，另一為虛線
內之混合正交極座標調制器。此調制器包含數位基頻處理器、正交調制器以及
S 類調制器，
其中數位基頻處理器則包含了用以換算基頻
I/Q 訊號波包之波包計算器、補償功率放大器
AM-AM 及 AM-PM 非線性失真之數位預失真器以及進行正交調制訊號與波包訊號同步之
延遲單元。由正交調制器所調制出的射頻訊號送至
E 類功率放大器之射頻輸入端，而數位
波包訊號則經由
S 類調制器將其轉換為類比波包訊號後送至 E 類功率放大器之電源供應端。
Hybrid Quadrature
Polar Modulator
I
Q
PA
in
V
s
V
out
V
predistorted envelope
predistorted
quadrature-modulated
carrier
Class-S modulator
圖
7 混合正交極座標調制方式之發射機架構
HQPM 發射機的優點為大量運用數位處理技術，能使得發射機具有產生各種數位調制
訊號能力以及適合多模系統操作之潛力。另外一個特點為：HQPM 發射機具有相當高的平
均效率，理論上可與輸出訊號波包幅度大小無關。圖
9 為理想上使用正交調制、極座標調
制及
HQPM 架構之發射機在效率對輸出功率關係之比較。
Delta-sigma modulator I Q RF output DAC DAC Quadrature Modulator Digital predistorter Envelope calculator 90 Delay unit Class-E PA Class-S modulator Hybrid Quadrature Polar ModulatorDigital baseband processor
圖
8 HQPM 線性發射機系統方塊圖
在圖
9 中，假設各種架構在最大輸出功率時具有相同之效率，橫軸輸出功率以 log scale
表示。由於在正交調制架構中，發射機在不同輸出訊號波包幅度下直流功率消耗幾乎維持
固定，因此其效率與輸出訊號波包幅度之平方成一正比關係。在極座標調制架構中，其效
率與輸出訊號波包幅度則成一正比關係。而
HQPM 架構之效率則相當於 S 類調制器與切換
式
E 類功率放大器兩者效率之乘積並且兩者之效率皆與輸出訊號波包幅度大小無關；因
此，HQPM 架構之效率對應於不同波包幅度大小能維持一固定效率表現，圖 9 也充分顯示
出
HQPM 架構在低功率區之優勢。
Output Power (dBm) D C -t o -R F E ff ic ie n cy ( % ) Quadrature modulation Polar modulation HQPM
圖
9 理想上使用正交調制、極座標調制及 HQPM 架構之發射機在效率上之比較
三、研究方法與結果討論
如圖
10 所示，整個發射機系統研發架構涵蓋高效率功率放大器、高精準度射頻調制與
解調制電路、低相位雜訊頻率合成器、單封裝系統之模組整合及內埋被動式元件，以及適
應性預失真波包追隨數位訊號處理器等。共有四項子計畫，子計畫一研發高效率波包追隨
發射機架構，並且運用數位適應性預失真技術及量化雜訊抵銷技術以有效提升發射機之線
性度、調制頻寬及調制準確性。子計畫二研究發射機之射頻調制與解調制電路，採用直接
轉頻架構，主要元件包括正交調制器與解調器、自動增益控制器、接收訊號強度指示器、
功率檢測器以及可變衰減器等。子計畫三研究發射機之低相位雜訊頻率合成器，主要發展
單迴路差異積分調制及訊號正交調制等兩種架構下之前瞻性量化雜訊抑制技術來分別降低
鎖相迴路頻寬內及頻寬外之相位雜訊。子計畫四研究應用於此發射機之單封裝系統高
Q 值
內埋被動式元件，包括電感器、電容器、匹配電路、濾波器、功率分配器、巴倫器及構裝
互連線路設計等，使發射機具有優異的線性度表現。重要技術成果敘述如下：
RF Output Class-E PA Delta-Sigma Modulator Class-S Modulator Coupler Quantization Error LPF Multi-Bits Charge Pump Quantization Error Cancellation 90o SFractional-N Frequency Synthesizer
PFD Divider DSM Reference From Channel Selector RF LPF ADC 90o ADC OFDM Baseband Reveiver Adaptive Digital Predistorter Envelope Calculator Baseband Digital Signal Processor I Q Ifb Qfb Id Qd DAC DAC Power Detector Variable Attenuater sync BPF Embedded Passives System in Package Direct Conversion Mod/Demod Freq/Time Sync Channel Estimation
圖
10 本整合計畫所提出應用於新世代行動通訊之高效率微波線性發射機系統
1. 波包追隨發射機
面臨即時影音與多元化資料傳輸之需求，提高資料傳輸率為行動通訊必然之發展趨
勢；在高資料傳輸率系統中，經常採用具有較高頻譜效率如
QPSK、QAM 等數位調制技術，
而此類訊號均為時變波包訊號並具有高峰值對平均功率比值，因此發射機必須具有良好之
線性度以維持調制訊號品質與避免交互調變失真造成鄰近通道干擾。對於傳統之線性發射
機而言，為了兼顧線性度與訊號品質而經常採用功率倒退(back off)方法將線性放大器操作
於一線性區域，但此作法必然犧牲發射機之效率做為代價，此乃線性功率放大器之先天劣
勢。本計畫所採用之創新發射機架構，其運用波包追隨發射機概念，但使用高效率之非線
性
E 類功率放大器取代傳統波包追隨發射機所使用較低效率之線性功率放大器，因此可大
幅強化發射機之效率表現。創新之特色在運用數位適應性預失真技術大幅提升發射機之線
性度，並且運用量化雜訊抵銷技術大幅降低發射機之輸出調制訊號失真度，並能有助於提
升效率；使發射機能同時具有高效率、高線性度及高調制精準度之表現，適合應用在
WiMAX
及多模無線通訊系統上。研究重要成果包括在於波包追隨發射機系統模擬平台之建立與分
析工作，以應用於
2.5-2.7 GHz 頻段之 WiMAX 系統為目標，實現採用適應性預失真技術之
創新波包追隨式線性發射機內之關鍵電路元件，包含
E 類功率放大器、S 類調制器、基頻
數位預失真器等。
2. 直接轉頻正交調制器及解調器
設計包括直接升頻正交調制器、自動增益控制器、直接降頻正交解調器、接收訊號強
度指示器、功率偵測器以及可變衰減器等射頻
IC 元件。直接升頻正交調制器採用自動增益
控制迴路使發射訊號的功率與功率消耗最佳化，而直接降頻正交調制器使用接收訊號強度
指示器以補償
I/Q 訊號的不平衡。在基頻波包校正上，設計一功率偵測器，用於比較正交
調制器之輸出訊號與正交解調器之輸入訊號的功率，然後饋入可變衰減器以調整正交解調
器之輸入訊號的衰減量，使得正交調制器之輸出訊號與正交解調器之輸入訊號功率能夠相
同，以此解決基頻波包振幅誤差之校正問題。因為差動訊號具有高雜訊免疫能力，因此射
頻元件皆為差動式訊號的設計。另外也探討封裝與電路板效應對射頻
IC 的影響。直接轉頻
正交調制器/解調器採用先進的釘架式晶片尺寸封裝，如 BCC、QFN 等封裝，不僅比相同
腳數之現有的
TSSOP、TQFP 封裝減少一半以上的面積，而且封裝對正交調制器/解調器 IC
所造成的低通濾波器效應其截止頻率能遠高於
WiMAX 系統所使用的頻段，因此不會造成
正交調制器/解調器之轉換增益產生嚴重的衰退現象。研究重要成果包括利用國內發展的 RF
CMOS 及 SiGe HBT 半導體製程技術開發直接轉頻正交調制器/解調器 RFIC，並探討封裝
及電路板之模型化方法，用以評估封裝及電路板效應對
RFIC 的影響。
3. 低相位雜訊頻率合成器
運用兩種前瞻性雜訊抑制技術來分別降低鎖相迴路頻寬內以及頻寬外之相位雜訊，以
期能進一步提升發射機系統之整體性能。在鎖相迴路頻寬內之雜訊改善上，我們運用了單
迴路差異積分調制器架構來設計一
WiMAX 頻段之分數式頻率合成器。由於單迴路架構所
導致之相位誤差變化量較傳統之多級雜訊整形架構小許多，因此能夠有效改善由於鎖相迴
路非線性特性所導致之量化雜訊交互調制現象。在鎖相迴路頻寬外雜訊改善上，則是創新
運用了訊號正交調制器在訊號調制之同時一併將迴路頻寬外之量化雜訊給直接抵銷。研究
重要成果包括分數式頻率合成器之雜訊特性之理論分析以及模型建立，實現出運用單迴路
差異積分調制架構之分數式頻率合成器，在性能測試上，頻寬內之相位雜訊可低於
-80dBc/Hz@10kHz，頻寬外之相位雜訊可低於-110dBc/Hz@1MHz。
4. 單封裝系統內埋被動元件
封裝基板的功能在提供成為放置晶片的載板，以藉此基板上的互連線將晶片內訊號連
接至外部電路板，這樣簡單的功能讓封裝基板只享有很低的設計附加價值。近年來無線通
訊產品已成為
IC 產品成長最快速的項目，而在眾多的無線系統產品中，仍須仰賴為數眾多
的被動元件，譬如電感器、濾波器、巴倫器等。這些被動元件現今都是利用各式各樣基板
製程如
PCB、LTCC 等加以製造而成為無線通訊 IC 產品的外部元件，而且這些外部元件之
成本並不可小覷。在封裝基板中設計內埋射頻被動式元件，好處是能取代昂貴的射頻外部
被動元件，增加封裝基板的設計附加價值，同時也能縮小無線通訊產品的體積。研究重要
成果包括發展應用於發射機單封裝系統所需之高
Q 值被動元件，包括電感器、電容器、匹
配電路、濾波器及耦合器等，並建立元件間互連線路之等效電路模型，應用在發射機系統
整合模擬上，藉以優化發射機線性度。
5. 發射機之 WiMAX 測試
整體射機在施以
WiMAX 訊號下進行量測，如圖 11 所示。測試訊號調制頻寬分
別為
1.25 MHz、3.5 MHz、5 MHz，調制方式為包含 64QAM、16QAM、QPSK、BPSK
的混合調制。測試結果如圖
12 所示，顯示在應用數位預失真技術改善發射機之線性
度後，發射機已能符合
IEEE 802.16d 對於鄰近通道功率的規範，並可通過 IEEE
802.16d 部分調制規範的 EVM 要求。在效率表現方面，在平均調制輸出功率為 3 ~
18.7 dBm 操作範圍下具有 23.4 ~ 47 %之高平均功率增加效率表現。
圖
11 發射機之 WiMAX 訊號測試系統
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Average Modulated Output Power (dBm)
0 10 20 30 40 50 M Pout= 19 dBm EVM=6.6% ACP2 = 35 dB ACP2 (dB) PAE (%) EVM (%)
圖
12 發射機之 WiMAX 訊號測試結果
四、成果自評
本整合型計畫研究成果所發表論文及專利如下所列，合計 3 篇 SCI 期刊論文，12 篇
EI 國際論文，5 件專利申請，成果頗為豐碩。
A. 期刊論文(SCI)
1. T.K. Wang, S.T. Chen, C.W. Tsai, S.M. Wu, J.L. Drewniak, and T.L. Wu, “Modeling Noise Coupling Between Package and PCB Power/Ground Planes With an Efficient 2-D FDTD/Lumped element Method,” IEEE Tran. On Advanced Packaging, Vol 30, No 4, pp. 1-8, Nov, 2007.
2. C.J. Li, C.T. Chen, T.S. Horng, J.K. Jau, and J.Y. Li, “High average-efficiency multimode RF transmitter using a hybrid quadrature polar modulator,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II, vol. 55, pp. 249-253, Mar. 2008.
3. C.J. Li, C.T. Chen, T.S. Horng, J.K. Jau, J.Y. Li, and D.S. Deng, “HQPM-based transmitter with digital predistorter for simultaneous enhancement of ACPR and PAE,” IET Microwaves, Antennas & Propagation, accepted, 2008.
B. 國際會議論文(EI)
1. C.T. Chiu, C.H. Huang, B.N. Li, T.S. Horng, and C.P. Hung, “Design and implementation of embedded miniature bandpass filters for RF-system-in-organic-package applications,” IEEE Electronic Components and Technology Conference, pp. 175-178, 2007.
2. Y.S. Tsai, C.H. Huang, C.T. Chiu, T.S. Horng, and C.P. Hung, “A simple transmission-line model to distinguish the Q-factor responses among various kinds of integrated inductors,” IEEE Electronic Components and Technology Conference, pp. 1252-1255, 2007.
3. C.J. Li, T.S. Horng, J.K. Jau, and J.Y. Li, “System design issues in a HQPM-based transmitter,” IEEE International Microwave Symposium, pp. 77-80, 2007.
4. C.H. Huang, Y.S. Tsai, and T.S. Horng, “Study of Q-Factor behavior of microwave integrated inductors using a lossy dispersive transmission-line model,” IEEE Region 10 International Technical Conference, pp. (FrSC-O8.1) 1-4, 2007.
5. J.K. Jau, J.Y. Li, C.J. Li, T.S. Horng, J. Deng, and C.T. Chen, “Design of Class-E power amplifier for hybrid quadrature polar modulation transmitter,” IEEE Region 10 International Technical Conference, pp. (ThSC-O6.4) 1-4, 2007.
6. C.J. Li, C.T. Chen, T.S. Horng, J.K. Jau, J.Y. Li, and D.S. Deng, “A HQPM-based transmitter with baseband predistorter for simultaneous enhancement of ACPR and PAE,” Asia-Pacific Microwave Conference, pp. 1865-1868, 2007.
7. C.H. Huang and T.S. Horng, “Q-factor behavior study of on-chip inductors using transmission-line model,” Asia-Pacific Microwave Conference, pp. 1843-1846, 2007.
8. C.T. Chen, C.J. Li, T.S. Horng, J.K. Jau, and J.Y. Li, “Design and linearization of Class-E power amplifier for non-constant envelope modulation,” IEEE Radio-Frequency Integrated Circuit Symposium, pp. 145-148, 2008. 9. C.H. Chen, C.T. Chiu, C.H. Huang, T.S. Horng, B.N. Li, J. Chen and C.P. Hung, “Design of miniature bandpass
filters on an organic laminate substrate using a modified T prototype,” European Microwave Conference, accepted, 2008.
10. C.H. Chen, C.H. Huang, T.S. Horng, S.M. Wu, J. Chen, C.T. Chiu, and C.P. Hung, “A novel compact LC resonator-based bandpass filter design with tunable transmission zeros,” Asia Pacific Microwave Conference, accpeted, 2008.
11. C.H. Huang, T.C. Wei, and T.S. Horng, C.C. Wang, C.T. Chiu, and C.P. Hung “Design and implementation of spiral-type Marchand balun using glass-based IPD technology,” Asia Pacific Microwave Conference, accpeted, 2008.
12. C.T. Chen, C.J. Li, T.S. Horng, J.K. Jau, J.Y. Li, P.-K. Horng and D.S. Deng, “Power amplifier linearization using baseband digital predistortion for WiMAX applications,” Asia Pacific Microwave Conference, accepted, 2008.
C. 專利
1. 邱基綜、林奇樑、洪子聖、吳松茂、洪志斌， “適於有機 IC 封裝基板之微型化集總式帶通濾波器”，中
華民國專利公告中。
2. F.Y. Han, J. M. Wu, T.S. Horng, and J. Lin, “Active 90-Degree Phase Shifter with LC-Type Emitter
Degeneration and Quadrature Modulator IC Using The Same,” US Patent granted.
3. 黃建祥、魏祖強、洪子聖、吳松茂、王陳肇、邱基綜、洪志斌， “積體電路中以變壓器為基礎之功率分
配/結合器”， 中華民國專利申請中。
4. 黃輝祥、林冠彰、黃建祥、洪子聖， “具有傳輸零點之雙頻帶通濾波器”，中華民國專利申請中。
5. T.S. Horng, Y. Chen, J.K. Jau, J.Y. Li, C.M. Lai, “Microwave transmitter and the method for increasing envelope bandwidth,” US patent filed.
五、參考文獻
[1] S. C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Norwood, MA: Artech House, 1999. [2] S. C. Cripps, Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design, Norwood, MA: Artech House, 2002. [3] P. B. Kenington, High Linearity RF Amplifier Design, Norwood, MA: Artech House, 2000.
[4] N. O. Sokal and A. D. Sokal, "Class E-a new class of high-efficiency tuned single-ended swithcing power amplifiers," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 10, pp. 168-176, June 1975.
[5] N. O. Sokal and F. H. Raab, "Harmonic output of class-E RF power amplifiers and load coupling network design," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 12, pp. 86-88, Jan. 1977.
[6] N. O. Sokal, "Class E high-efficiency switching-mode tuned power amplifier with only one inductor and one capacitor in load network-approximate analysis," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 16, pp. 380-384, April 1981. [7] W. Young Yun, Y. Youngoo, and K. Bumman, "Analysis and experiments for high-efficiency class-F and inverse class-F power amplifiers," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 54, pp. 1969-1974, May 2006. [8] M. Wren and T. J. Brazil, "Experimental class-F power amplifier design using computationally efficient and accurate large-signal pHEMT model," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 53, pp. 1723-1731, May 2005. [9] F. H. Raab, "Maximum efficiency and output of class-F power amplifiers," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 49, pp. 1162-1166, June 2001.
[10] F. H. Raab, "Class-F power amplifiers with reduced conduction angles," IEEE Trans. Broadcasting, vol. 44, pp. 455-459, April 1998.
[11] S. Gao, "High efficiency class-F RF/microwave power amplifiers," IEEE Microwave Magazine, vol. 7, pp. 40-48, Jan. 2006.
[12] S. Mann, M. Beach, P. Warr, and J. McGeehan, "Increasing the talk-time of mobile radios with efficient linear transmitter architectures," IEEE J. Electronics and Communication Engineering vol. 13, pp. 65-76, April 2001. [13] J. Staudiger, "An overview of efficiency enhancements with application to linear handset power amplifiers," in
Proc. IEEE RFIC Conf., 2002, pp. 45-48.
[14] S. Forestier, P. Bouysse, R. Quere, A. Mallet, J. M. Nebus, and L. Lapierre, "Joint optimization of the power-added efficiency and the error-vector measurement of 20-GHz pHEMT amplifier through a new dynamic bias-control method," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 52, pp. 1132-1141, April 2004.
[15] D. Junxiong, P. S. Gudem, L. E. Larson, and P. M. Asbeck, "A high average-efficiency SiGe HBT power amplifier for WCDMA handset applications," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 53, pp. 529-537, Feb. 2005.
[16] D. Junxiong, P. S. Gudem, L. E. Larson, D. F. Kimball, and P. M. Asbeck, "A SiGe PA with dual dynamic bias control and memoryless digital predistortion for WCDMA handset applications," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, pp. 1210-1221, May 2006.
[17] Y. Kyounghoon, G. I. Haddad, and J. R. East, "High-efficiency class-A power amplifiers with a dual-bias-control scheme," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 47, pp. 1426-1432, Aug. 1999.
[18] W. Narisi, V. Yousefzadeh, D. Maksimovic, S. Pajic, and Z. B. Popovic, "60% efficient 10-GHz power amplifier with dynamic drain bias control," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 52, pp. 1077-1081, March 2004.
[19] S. Reed, W. Yide, F. Huin, and S. Toutain, "HBT power amplifier with dynamic base biasing for 3G handset applications," Microwave and Wireless Components Lett., vol. 14, pp. 380-382, Aug. 2004.
[20] S. L. Wong and S. Luo, "A 2.7-5.5 V, 0.2-1 W BiCMOS RF driver amplifier IC with closed-loop power control and biasing functions," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 33, pp. 2259-2264, Dec. 1998.
[21] J. C. Clifton, L. Albasha, A. Lawrenson, and A. M. Eaton, "Novel multimode J-pHEMT front-end architecture with power-control scheme for maximum efficiency," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 53, pp. 2251-2258, June 2005.
[22] J. Staudinger, B. Gilsdorf, D. Newman, G. Norris, G. Sadowniczak, R. Sherman, T. Quach, and V. Wang, "800 MHz power amplifier using envelope following technique," in Proc. Radio and Wireless Conf., 1999, pp. 301-304. [23] B. Sahu and G. A. Ricon-Mora, "A hihg-efficiency linear RF power ampifier with power-tracking dynamically adaptive buck-boost supply," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 52, pp. 112-120, Jan. 2004.
[24] D. R. Anderson and W. H. Cantrell, "High-efficiency high-level modulator for use in dynamic envelope tracking CDMA RF power amplifiers," in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 3, 2001, pp. 1509-1512. [25] J. Staudinger, B. Gilsdorf, D. Newman, G. Norris, G. Sadowniczak, R. Sherman, and T. Quach, "High efficiency CDMA RF power amplifier using dynamic envelope tracking technique," in IEEE MTT-S Int. Microwave
[26] F. Wang, A. H. Yang, D. F. Kimball, L. E. Larson, and P. M. Asbeck, "Design of wide-bandwidth envelope-tracking power amplifiers for OFDM applications," Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions
on, vol. 53, pp. 1244-1255, April 2005.
[27] Y. Youngoo, C. Jeonghyeon, S. Bumjae, and K. Bumman, "A microwave Doherty amplifier employing envelope tracking technique for high efficiency and linearity," Microwave and Wireless Components Lett., vol. 13, pp. 370-372, Sept. 2003.
[28] V. Yousefzadeh, E. Alarcon, and D. Maksimovic, "Efficiency optimization in linear-assisted switching power converters for envelope tracking in RF power amplifiers," in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems, vol. 2, 2005, pp. 1302-1305.
[29] D. C. Cox, "Linear amplification with nonlinear components," IEEE Trans. Commun., vol. COM-23, pp. 1942-1945, Dec. 1974.
[30] D. C. Cox and R. P. Leck, "Component signal seperation and recombination for linear amplification with nonlinear components," IEEE Trans. Commun., vol. COM-23, pp. 1281-1287, Nov. 1975.
[31] D. C. Cox and R. P. Leck, "A VHF implementation of a LINC amplifier," IEEE Trans. Commun., vol. COM-24, pp. 1018-1022, Sept. 1976.
[32] S. A. Hetzel, A. Bateman, and J. P. McGeehan, "LINC transmitter," Elect. Lett., vol. 27, pp. 844-846,1991. [33] F. J. Casadevall and A. Valdovinos, "Performance analysis of QAM modulations applied to the LINC transmitter," IEEE Trans. Vehicular Tech., vol. 42, pp. 399-406, Nov. 1993.
[34] L. Sundstrom, "The effect of quantization in a digital signal component separator for LINC transmitters," IEEE
Trans. Veh. Tech., vol. 45, pp. 346-352, May 1996.
[35] X. Zhang, L. E. Larson, and P. M. Asbeck, "Calibration scheme for LINC transmitter," Electronics Letters, vol. 37, pp. 317-318, March 2001.
[36] C. P. Conradi and J. G. McRory, "Predistorted LINC transmitter," Electronics Letters, vol. 38, pp. 301-302, May 2002.
[37] X. Zhang, L. E. Larson, and P. M. Asbeck, Design of Linear RF Outphasing Power Amplifiers, Norwood, MA: Artech House, 2003.
[38] P. Garcia, J. de Mingo, A. Valdovinos, and A. Ortega, "An adaptive digital method of imbalances cancellation in LINC transmitters," IEEE Trans. Vehicular Tech., vol. 54, pp. 879-888, May 2005.
[39] F. H. Raab, "Efficiency of outphasing RF power amplifier systems," IEEE Trans. Commun., vol. COM-23, pp. 1094-1099, Oct. 1985.
[40] L. Sundstrom and M. Johansson, "Effect of modulation scheme on LINC transmitter power efficiency," Elect.
Lett., vol. 30, pp. 1643-1645, Sept. 1994.
[41] R. Langridge, T. Thornton, P. M. Asbeck, and L. E. Larson, "A power re-use technique for improved efficiency of outphasing microwave power amplifiers," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 47, pp. 1467-1470, Aug. 1999.
[42] Z. Xuejun, L. E. Larson, P. M. Asbeck, and R. A. Langridge, "Analysis of power recycling techniques for RF and microwave outphasing power amplifiers," IEEE Trans. Circuits and Systems, vol. 49, pp. 312-320, May 2002. [43] L. R. Kahn, "Single sideband transmission by envelope elimination and restoration," in Proc. IRE, 1952, pp. 803-806.
[44] F. H. Raab, B. E. Sigmon, R. G. Myers, and R. M. Jackson, "L-band transmitter using Kahn EER technique,"
IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 46, pp. 2220-2225, Dec. 1998.
[45] D. Rudolph, "Kahn EER technique with single-carrier digital modulations," IEEE Trans. Microwave Theory
and Tech., vol. 51, pp. 548-552, Feb. 2003.
[46] A. Diet, C. Berland, M. Villegas, and G. Baudoin, "EER architecture specifications for OFDM transmitter using a class E amplifier," Microwave and Wireless Components Lett., vol. 14, pp. 389-391, Aug. 2004.
[47] J. Young-Sang, Y. Hoe-Sung, and N. Sangwook, "A novel EER structure for reducing complexity using negative resistance amplifier," Microwave and Wireless Components Lett., vol. 14, pp. 195-197, May 2004.
[48] F. Wang, D. Kimball, J. Popp, A. Yang, D. Y. C. Lie, P. Asbeck, and L. E. Larson, "Wideband envelope elimination and restoration power amplifier with high efficiency wideband envelope amplifier for WLAN 802.11g applications," in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2005, pp. 645-648.
[49] C. Berland, I. Hibon, J. F. Bercher, M. Villegas, D. Belot, D. Pache, and V. Le Goascoz, "A transmitter architecture for nonconstant envelope modulation," IEEE Trans. Circuits and Systems, vol. 53, pp. 13-17, Jan. 2006. [50] F. H. Raab, "Intermodulation distortion in Kahn-technique transmitters," IEEE Trans. Microwave Theory and
Tech., vol. 44, pp. 2273-2278, Dec. 1996.
IEEE Trans. Circuits and Systems, vol. 46, pp. 1329-1336, Nov. 1999.
[52] J. K. Jau and T. S. Horng, "Linear interpolation scheme for compensation of path-delay difference in an envelope elimination and restoration transmitter," in Proc. Asia-Pacific Microwave Conf., 2001
[53] D. Rudolph, "Out-of-band emissions of digital transmissions using Kahn EER technique," IEEE Trans.
Microwave Theory and Tech., vol. 50, pp. 1979-1983, Aug. 2002.
[54] E. McCune and W. Sander, "EDGE transmitter alternative using nonlinear polar modulation," in Proc. IEEE Int.
Symp. Circuits and Systems, vol. 3, 2003, pp. 594-597.
[55] A. W. Hietala, "A quad-band 8PSK/GMSK polar transceiver," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, pp. 1133-1141, May 2006.
[56] T. Sowlati, D. Rozenblit, R. Pullela, M. Damgaard, E. McCarthy, K. Dongsoo, D. Ripley, F. Balteanu, and I. Gheorghe, "Quad-band GSM/GPRS/EDGE polar loop transmitter," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, pp. 2179-2189, Dec. 2004.
[57] E. McCune, "High-efficiency, multi-mode, multi-band terminal power amplifiers," IEEE Microwave Magazine, vol. 6, pp. 44-55, June 2005.
[58] P. Reynaert and M. S. J. Steyaert, "A 1.75-GHz polar modulated CMOS RF power amplifier for GSM-EDGE,"
IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 40, pp. 2598-2608, Dec. 2005.
[59] J. H. Chen, P. Fedorenko, and J. S. Kenney, "A Low Voltage W-CDMA Polar Transmitter With Digital Envelope Path Gain Compensation," Microwave and Wireless Components Lett., vol. 16, pp. 428-430, July 2006. [60] M. R. Elliott, T. Montalvo, B. P. Jeffries, F. Murden, J. Strange, A. Hill, S. Nandipaku, and J. Harrebel, "A polar modulator transmitter for GSM/EDGE," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, pp. 2190-2199, Dec. 2004. [61] E. McCune, "Multi-mode and multi-band polar transmitter for GSM, NADC, and EDGE," in Proc. IEEE
WCNC, 2003, pp. 812-815.
[62] ETSI Tdoc SMG2 999/99, "EDGE: Concept Proposal for Enhanced GPRS," Ericsson, May 17 - 19, 1999. [63] J. K. Jau, F. Y. Han, M. C. Du, and T. S. Horng, "Polar modulation-based RF power amplifiers with enhanced envelope processing technique," in Proc. European Microwave Conf., 2004, pp. 1317-1320.
[64] K. C. Peng, J. K. Jau, and T. S. Horng, "A novel EER transmitter using two-point delta-sigma modulation scheme for WLAN and 3G applications," in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2002, pp. 1651-1654.
[65] J. K. Jau, Y. A. Chen, S. C. Hsiao, T. S. Horng, and J. Y. Li, "Highly efficient multimode RF transmitter using the hybrid quadrature polar modulation scheme," in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2006, pp. 789-792. [66] J. K. Jau, Y. A. Chen, T. S. Horng, and J. Y. Li, "Envelope following-based RF transmitters using switching-mode power amplifiers," IEEE Microwave and Wireless Components Lett., pp. 476-478, Aug. 2006.
