mmWave Up/Down Converter

隨著高速無線傳輸的需求日益增進，增加通道頻寬已成為未來發展的趨勢，然而當前微波頻段使用率極高，無法滿足上述需求，這使得毫米波頻段（Millimeter wave frequency）成為第五代行動通訊技術的新寵兒。

• 高彈性毫米波頻段調變，支援頻段24 - 44 GHz，可以協助使用者快速調變至需要的工作頻率。
• 極佳的訊號表現(Tx EVM = 1.45% ;Rx EVM 1.6% @ 39GHz (BW=100MHz) )
• 採用特殊混波器架構、寬頻匹配機制以及高特性因子濾波器，本地振盪訊號抑制、鏡像抑制能力在不同頻率下皆大於30 dBm，最高可達55 dBm，提供訊號優異的品質。

內部電路包含升降頻混波器（Up/down mixer）、鎖相迴路（PLL）、可變增益放大器（VGA）、功率放大器（PA）、低雜訊放大器（LNA）、開關電路、和濾波器（Filter）。其中除了濾波器是實現於印刷電路板上，其它的主被動電路都使用台積電65nm製程高度整合成系統單晶片（system on chip）。

毫米波升降頻收發機和微波頻率升降頻收發機的設計有許多不同，為了要克服毫米波頻段波長短、高損耗的先天特性，子電路需要微縮晶片面積，高度整合成系統單晶片，在訊號路徑上的濾波器為了降低損耗和達到高度整合，在設計階段就要與其它主被動電路的輸出腳位進行對應，取代以往微波頻率升降頻收發機先實現各子電路和濾波器再將所有主被動元件組裝於印刷電路板的方案。

工研院資通所開發的毫米波升降頻收發機模組，開發的毫米波升降頻收發機晶片利用覆晶封裝（flip chip）的方式將晶片上的訊號線和高頻電路載板進行連接，除了增加晶片接地能力，也減少晶片上訊號線和高頻電路載板之間的連接損耗，這對於有訊號高損耗問題的毫米波頻段電路有莫大的好處。

毫米波升降頻收發機晶片包含升降頻混波器（Up/down mixer）、可變增益放大器（VGA）、功率放大器（PA）、低雜訊放大器（LNA）、開關電路，為一具有高整合度的系統單晶片（SOC） ，實際使用時透過此單晶片電路的開關電路來進行發射機與收發機的切換，藉此達成第五代行動通訊系統將採用的時分雙工（TDD）。

利用頻寬500 MHz的標準毫米波OFDM 64QAM訊號量測毫米波發射機的線性度，發現在EVM<3%的情況下線性輸出功率可以達到-1 dBm，足夠推動後續的毫米波相位陣列電路，接著我們量測先前提到需要克服的本地振盪訊號抑制和鏡像抑制問題。

為37到40 GHz此發射機電路在不包含濾波器協助的情況下所能具備的濾波能力，從圖中可以發現整體發射機的本地振盪訊號抑制在不同頻率下，皆可大於22 dBm，而鏡像抑制在不同頻率下，皆可大於30 dBm，搭配先前提到的濾波器電路整體的抑制能力分別可以提升到47 dBm和55 dBm，滿足第五代行動通訊商用系統的需求。

毫米波升降頻收發機電路 5G建構不可或缺