主題: 應用於第五代行動通訊和雷達感測之毫米波本地振盪器與鎖相迴路設計分享
         (mmW LO and PLL for 5G and Radar Sensor)
演獎者: 臺北大學 電機工程學系 郭岳芳 博士(第22屆系友)
時間: 108.9.26 (四)19:00-21:00; 地點: SF738
餐點: Fried chicken and Drink
經費來源: 深耕計畫 – 毫米波5G通訊及雷達感測社群 
計畫召集人: 林昇洲 主任   

本社群之前主要從系統面討論毫米波5G通訊及雷達感測，本次特別邀請本系第22屆系友郭岳芳博士(臺北大學 電機工程學系)探討毫米波電路的重要元件本地振盪器與鎖相迴路，郭博士曾服務於中央研究院天文及天文物理研究所並參與國際合作的「事件視界望遠鏡合作計畫」（The EHT Collaboration），EHT計畫團隊獲取史上第一張黑洞影像。EHT計畫共有八座望遠鏡，臺灣和其中三座一直在合作，也就是次毫米波陣列望遠鏡、ALMA望遠鏡、及詹姆士克拉克麥斯威爾望遠鏡，臺灣還佈建了格陵蘭望遠鏡，並取得下一個實驗計畫所需資料，郭博士主要負責毫米波天文振盪器與接收機設計。

郭博士首先介紹期服務於天文物理研究所的經歷及所參與的計畫，由於第五代行動通訊(5G)系統與雷達感測系統(Radar Sensor)的發展與應用日趨重要，本地振盪訊號(LO)頻率逐漸由sub-6GHz頻率朝毫米波(mmW)頻帶邁進，因此mmW LO設計顯得格外重要。LO主要由鎖相迴路(Phase-locked Loops, PLL)架構所組成，利用低雜訊晶體振盪器的低頻率訊(REF)，經由PLL內的除頻器(N)，倍頻至高頻率訊號，若要支援多頻帶切換頻率的需求，除頻器需要支援多除數的切換，此PLL架構又稱之為頻率合成器，也就是目前所使用的LO訊號。因此郭博士接著介紹各類由鎖相迴路(PLL)架構所組成的本地振盪器(LO)，本次演講主題主要分為幾個重點：PLL原理與系統穩定度介紹 mmW PLL的電路架構與方塊圖，現今PLL產品介紹與功能解說，LO訊號的相位雜訊介紹與分析。郭博士同時也帶來多片其自製的本地振盪電路板供學生觀看，也詳細介紹其基本原理，同學對毫米波電路有更深一層的了解。

現今市售頻率合成器晶片規格，皆以壓控振盪器(VCO)產生核心基頻，再利用內建倍頻電路將頻率加倍至Ku-band(12-18GHz)，若要符合5G NR的28GHz頻帶，則再需要外接倍頻器將頻率提升至Ka-band(27-40GHz)的RF頻帶。市售PLL晶片除了提供模組驗證外，還提供免費軟體工具給使用者驗證不同核心VCO的相位雜訊效能與系統穩定度分析。

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活動內容：

1. 今天邀請到電機系系友郭岳芳博士為同學們講解5G及雷達感測之毫米波本地振盪器與鎖相迴路設計。
2. 一開始，學長先介紹他的學經歷，接著介紹他的工作經歷。學長之前在中央研究院天文及天文物理研究所開發ALMA(Atacama Large Millimeter Submillimeter Array)望遠鏡的毫米波天文振盪器與接收機設計。台灣主要負責開發Band1~Band5頻帶，大約在35~50GHz，其他頻帶則由其他國家負責。
3. 學長介紹5G相關技術:LO、陣列天線、IDT Beamforming solution及SPI control。介紹了TI的IWR1243 Radar Sensor，其中的PLL要做到20GHz。
4. 學長介紹了PLL Transceiver，ADC目前可達到10GHz，系主任也補充與中頻相關的知識，主要在於flicker noise的產生，若降到低頻再放大，noise也會跟著放大。
5. 在PLL中，除頻器是一個非常重要的角色，它可以產生多種頻率，但是也會帶來Phase Noise。
6. 接者介紹了VCOs(HMC430)與PLOs(ADF5355)及類比裝置以及LO。

執行成效：

1. 看到天文觀測原理，通訊原理，ALMA。
2. 學習更多專業領域的知識。
3. 更加了解通訊領域。
4. 學習到PLL的原理。

心得:
今天從學長那裡學習到許多關於PLL及LO的知識。學長介紹許多與PLL相關的電路架構以及PLL在5G上的應用。活動中，學長向大家展示他自行研發的PLL模組，可使訊號鎖頻。今日的活動了解到PLL與LO的重要性，相信PLL的應用會越來越廣。