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聯盟成果

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國際微波會議 International Microwave Symposium 2013 (IMS 2013)

活動成果
張貼人:網站管理員公告日期:2013-10-22
 
聯盟特約記者/蕭元鴻

IMS 為微波界最大規模的研討會,是讓來自世界各地的學者發表最新研究成果,交換心得以及讓廠商展示目前提供最新產品與量測設備的重要舞台,會議於2013 年6 月2-7 日在美國的西雅圖舉辦。為期六天的研討會中,每天都有許多專題報告在不同會議室同時進行發表,包含毫米波主被動電路、影像雷達、高效率功率放大器、GaN 功率放大器、天線陣列等。

本次IMS 有幾個不錯的專題報告,首先是在6/5 早上,毫米波功率放大器設計這個場次中,來自QuinStar Technology 的James Schellenberg 先生發表了使用GaN 進行W 頻段毫米波功率放大器模組之設計。GaN 為近年來發展相當迅速的製程之一,由於具有相當高的操作電壓,因此很適合拿來做為功率放大器之設計,在同樣的頻率下,GaN 輸出的功率可達CMOS 先進製程的20餘倍。前幾年由於 GaN 製程發展尚未純熟,因此在重複性與可靠度的表現上尚有改善空間。而本次James Schellenberg 發表的成果中,改良了W頻段的 GaN 功率放大器過往頻寬受限的缺點,並輸出2 W 的功率。更重要的是,在重複性的實驗結果中,可看到不同晶片間的特性結果有非常好的一致性,顯示目前GaN 製程技術已經趨近純熟,未來將會是功率放大器市場的主流製程。這個專題也將晶片封裝成模組並做了測試,以方便量測使用與系統組裝。

6/5 下午的矽製程毫米波元件與電路這個場次,來自加州工業,Jet Propulsion Laboratory 的Adrian Tang 博士,發表使用時間延遲為參考訊號源的W 頻段2 x 2 相位陣列傳送機。傳統上的相位陣列是用單一參考訊號源將訊號饋入系統中,透過一個鎖相迴路(PLL)鎖定至高頻當作本地訊號源(LO),並將LO 送到每個傳送單元中。在多個傳送單元的相位陣列下,本地訊號源需要同時推動多個傳送單元,這樣的作法對於本地震盪訊號源的負擔相當大,也容易造成每個傳送單元可能出現不同步的現象。Adrian Tang 博士提出了另外一種架構,是在每個傳送單元中都建置一組鎖相迴路與時間延遲元件,將整個相位陣列工作機制的部分移到相對好處理的低頻參考訊號源。透過調整每個傳送單元內的時間延遲元件,就可以合成出相位陣列需要的波束。他並把這個想法透過65 奈米CMOS 將其實現於W 頻段,並得到了預期的結果。

而在6/6 早上的前瞻毫米波接收機與雷達概念的場次中, 來自德國Ruhr-Universit 的T.Jaeschke 先生發表了他們製作的240 GHz 高解析度,超寬頻的FMCW 短距影像雷達。這一兩年來200 GHz 以上的系統如雨後春筍般冒出,由於具備短波長的特性,因此在這個頻率設計的雷達,都具有相當高的解析度。在這個專題中,已將使用矽鍺製程的毫米波晶片、鎖相迴路與基頻電路、天線進行整合。為了展現實際工作成果,T. Jaeschke 先生甚至將到會場才發的IMS 識別證拿來當作觀察的目標物。透過他們設計的系統,可以明顯看出IMS 通行證上RFID 的位置與內部構造,期完成度可見一斑。

除了口頭報告的場次外,會議另一個重要的指標就是Poster section。Poster section 與口頭報告最大的不同點,在於可以直接並自由地跟投稿作者進行問題的討論以及心得交換,作者沒有時間的壓力,更可以詳細的闡述自己的研究成果。在6/4 下午的poster section 中,來自洛杉磯加利福尼亞大學的M. Nariman 先生發表了他們在60 GHz 的短距無線傳輸系統設計。他們將具有相當傑出表現的單個功率放大器組,透過他們設計的transformer,將四個功率放大器組輸出功率結合,以達到更高的傳輸功率,其成果亦在目前發表的60 GHz 系統設計中佔有一席之地。

而在6/6 下午另一場的poster section,則有來自日本富士實驗室的成果展現。他們的研究主要致力於毫米波GaN 的收發機模組製作。正如前面所述,GaN 製程極度適合拿來進行高功率放大器的設計,然而由於供應相對高的直流功率,其衍生的問題如散熱等亦必須被特別考慮。因此他們設計了嵌入式的散熱塊以降低溫度造成系統特性下降的問題。此外在接收機的部分,過往從模組輸入轉接至晶片方式植入損失(Insertion loss)過大,會導致接收機的雜訊指數過高,降低接收機的使用效能。而富士實驗室採用另一種轉接設計的方式,透過兩道帶止(notch)牆以及抑制地平面的不連續性兩個技術,以達到降低植入損失的目的。

IMS 亦為提供微波毫米波研究相關廠商一個行銷自家產品的好舞台。在微波研究的領域中,測試元件的取得,模擬軟體的使用與測試平台是不可或缺一個相當重要的部分。由於是國際最大的微波研討會,因此各家廠商無不使盡渾身解數吸引在場學者購買自家提供的元件與量測設備。知名量測設備大廠如安捷倫、安麗知、NI,軟體大廠HFSS、SONNET、CST 等,以及模組與元件提供商Avago、TriQuint 皆於會場設有攤位。除了廠商攤位外,IMS 亦鼓勵學校參加展示研究成果,因此在展場中有一個區域是給來自世界各地的大學介紹自己的研究主題。台大電波組近幾年研究成果豐碩,今年展示的研究主題分別為脈衝偵測蜜蜂雷達與毫米波晶片與系統封裝整合技術。近年來蜜蜂數量銳減,導致世界陷入可能糧食不足的危機。為了協助昆蟲專家研究蜜蜂消失的原因,台大電波組與台大昆蟲系共同合作,研發了9 GHz/18 GHz 的脈衝雷達偵測系統。透過發射機打出9 GHz 的訊號,偵測到裝載於蜜蜂上的倍頻接收器並藉由回傳回來18 GHz訊號,解析目前該蜜蜂所在的位置,以利找回並提供昆蟲專家進行解剖了解原因。而在系統封裝整合技術上,在毫米波頻段封裝會對整個無線晶片系統的特性有相當決定性的影響,因此是目前極度有潛力的研究題目。在這個頻段,傳統的磅線方式已經無法達到比較好的特性,因此新式的封裝方式是採用覆晶(Flip-chip)的方式並與低溫共燒陶瓷基板(LTCC)座連接,將高頻訊號饋入至天線端。這樣的方式能夠有效的減低植入損失,提高傳送機的輸出功率以及接收機的靈敏度。台大電波組團隊於多項計畫中採用該技術,並已經完成許多毫米波收發機之系統整合。

本次在西雅圖舉辦的IMS 已於6/7 結束,下年度研討會則將在2014 年6/1-6/6 於坦帕灣進行,令人期待。

 
 
 
最後修改時間:2013-10-22 PM 11:00

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