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諧波互調失真比與鄰近通道功率比對於寬頻訊號在微波及毫米波的 相關性與應用

雙音頻諧波互調失真比測試在非線性電路上是一種常使用的特性，但是對於現今複雜規格的需求，鄰近通道功率比更能夠代表非線性的特性。然而，費時與高花費的缺點使得直接量測鄰近通道功\\\\率比變得較不吸引人。 　　因此，本篇論文著眼於多規格寬頻訊號的諧波互調失真比與鄰近通道功率比在微波及毫米波的相關性與應用。以微波頻段而言，3.84MHz與16MHz寬頻訊號對於三階諧波互調失真比與多音頻鄰近通道功率比的相關性分別在1.95 GHz 與2.4 GHz獲得驗證。而這些寬頻訊號相關性的延伸也在44GHz毫米波頻段實現。就三階非線性系統而言，這些在雙音頻與多音頻測試上的量測資料在1dB增益壓縮點以下顯示了約在±1 dB的絕佳一致性。如果我們更近一步考慮到五階（或者更高階）非線性項，諧波互調失真比與多音頻鄰近通道功率比的相關性在大訊號或者甚至在飽和區就會變得更接近。 　　至於此相關性的應用方面，諧波互調失真的甜美區及我們所謂的鄰近通道功率比甜美區也分別藉由異質接面雙極性電晶體功\\\\率放大器和採用互補性氧化金屬半導體製作而成的前置失真放大器實現在2.4 GHz。從一連串對於改變第一級偏壓與第二級偏壓實驗中，諧波互調失真的甜美區及鄰近通道功率比的甜美區顯現出高度的相關性。當我們面臨到諧波互調失真甜美區及鄰近通道功\\\\率比甜美區的相關性研究時，從機率分布函數獲得的平均函數也被導入在準確地藉由諧波互調失真甜美區預測鄰近通道功率比甜美區。這代表了只要能得到諧波互調失真比與鄰近通道功\\\\率比的相關性，不同的數位調變鄰近通道功率比就可以藉由量測同頻帶且不同的數位調變機率分布函數以及修正其諧波互調失真比來預測。

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光分碼多工通訊系統之研究

在本論文中，吾人提出三種應用在光分碼多工通訊系統之技術；在同步光分碼多工系統中，吾人提出一個使用完美相差碼應用於被動式乙太光網路之系統，此系統可以真正達到寬頻接取的服務。根據完美相差碼的同步特性，吾人分析其在時脈擾動下之效能；並且設計一個交互時脈擾動估測與消除電路，研究分析結果顯示此電路可以有效降低時間偏差對系統效能之影響。 在非同步光分碼多工系統中，吾人提出兩種建構可變權重光正交碼之演算法；第一個方式根據成對平衡設計而建構，成對平衡設計屬於組合數學理論中的一門，根據此設計吾人找出一組不同尺寸的集合，在將這組集合經過映射而得到可變權重之光正交碼。第二個方式稱為劃分包裝設計，吾人將一組較大權重的光正交碼進行劃分，劃分之後的尺寸屬於可變的，如此以來便可以得到不同權重之光正交碼；本論文針對此兩種新的可變權重光正交碼進行效能分析，研究結果顯示由第一種演算法所得到的編碼效能與傳統的理想編碼相同；然而第二種演算法則是在編碼尺寸上優於傳統的理想編碼。 在二維波長/時間光分碼多工系統中，吾人提出一組新的二維光正交碼，此二維光正交碼根據組合數學理論中的相差族群建構而成，吾人證明這組二維編碼滿足了光正交碼所需要的自我相關以及交互相關條件；此外，吾人所提出的二維光正交編碼可以根據不同的系統將編碼維度做彈性的調整，此特性改進了傳統的二維光分碼多工編碼之限制。在本論文中，吾人採用馬可夫鍊模型來分析此二維光分碼多工編碼之效能，並且研究發現在同時考慮編碼權重以及交互相關特性之下可以使得光分碼多工系統達到最大的容量。

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使用邊緣保留技術模擬大型感光元件陣列

自從相機功能數位化後，相當常見的應用即為與其它手持設備的整合。例如現行的中高階手機、PDA上均備有相機模組。然而，在這些手持設備上的相機相較於純消費型數位相機而言，往往畫質差上好幾個等級。其中的主要原因為體積限制進而造成內部感光元件面積亦受限。 當感光元件面積窄小時，若強制實行高畫素分割，則每一像素的能使用之感光元件面積會相對窄小，因此造成鄰近像素感光元件漏電流的干擾。而且可用感光面積相對縮減，會造成可用之訊雜比減小。所以我們必須另行設計一方式以達到模擬大型感光元件的方法 在本篇論文中，我們應用了不同通道間的色彩差值關係以實行內插放大感光元件陣列。並以本實驗室發展出之非跨越性方向性權重計算法以實施於非連續感光元件陣列之內插，亦應用以偵測邊緣之技術以達良好的影像邊緣保持效果。

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無線多媒體通訊中採用連線品質預測之交遞排序

傳統的交遞排序方法使用其所接收到的訊號強度作為訂定優先順序的基準。然而，接收到的訊號強度並不是用來表示使用者所感受到服務品質的唯一指標。有許多其他因素，如雜訊、干擾、封包長度、調變 / 編碼方式等，都會影響到服務品質。在這篇論文中，我們提出了在無線多媒體通訊中基於封包成功率的交遞排序方法。在這個方法中，一個交遞要求的優先順序，將取決於下列三個因素：當下的封包成功率，封包成功率下降的速率，以及其所屬服務類別的封包成功率最低需求。我們所提出方法的主要貢獻在於改善了交遞過程中使用者感受到的服務品質。分析以及模擬的結果顯示我們的方法可以有效的改善交遞失敗的機率以及服務被迫中斷的機率，並且對於新進話務的阻斷機率只有極小的影響。

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偶極陣列與負載介電質螺旋天線的設計

本論文目的是針對可適用在802.11a頻段的高增益天線加以研製。文中採用了偶極陣列天線和螺旋天線兩種具有高增益特性的天線，了解其輻射機制後加以設計，比較兩種天線的優劣，並將實驗結果與HFSS及IE3D全波模擬軟體的模擬結果互相比較，最後藉由改變螺旋天線中的介電質特性來提高天線的增益。

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應用於微波及毫米波金氧半場效電晶體壓控振 盪器之研製

現代通訊系統中，低相位雜訊的壓控振盪器是不可或缺的元件，由於高資料傳輸量的需求，促使我們研究高頻的通訊系統，因此，如何設計高頻率並同時具有低相位雜訊的振盪器是一個值得探討的重點。 本論文的主題在於使用金氧半互補式製程，設計並實現微波及豪米波振盪器，研究的方向著重於毫米波振盪器及應用於5 GHz頻段的正交輸出振盪器。論文主要可分為三大部分，第一部份介紹振盪器的應用並討論LC型振盪器的原理，同時實現一個互補式的LC型振盪器，第二部份描述雙推式振盪器的原理及優點，並且提出一個改良的架構來降低相位雜訊。論文的最後一部分主要在討論正交輸出振盪器的原理及應用，本論文提出三個新型的正交(quadrature)輸出振盪器,並說明其設計概念與優缺點。 在本論文中，我們提出一個結合互補式交越耦合(complementary cross-couple)與雙推式架構的振盪器，並使用台積電0.18微米製程，成功地實現了一個52 GHz雙堆式振盪器。此晶片的面積僅有0.2平方微米，其相位雜訊在1-MHz位移為 -97 dBc/Hz。 除了高頻振盪器，應用於5 GHz頻段的正交輸出振盪器亦是本論文的探討重點。首先我們設計一個可切換頻帶的寬頻正交輸出振盪器，並且使用台積電0.18微米製程來實現，電路的主要架構是藉由串聯耦合電晶體來耦合兩個互補式交越耦合振盪器。由量測結果顯示，此電路在5.5 GHz、1-MHz位移(offset)時具有-120 dBc/Hz的相位雜訊並且具有20%的頻率調整範圍。由於柯畢茲振(Colpitts)盪器具有比交越耦合振盪器較佳的相位雜訊，因此，我們以柯畢茲振盪器為核心設計一個新型的振盪器來降低相位雜訊，並且藉由並聯耦合的方式來實現正交相位輸出，然而，由於並聯耦合的方式會降低整各電路的相位雜訊及增加功率消耗，因此，此電路沒有表現出比串聯耦合振盪器較佳的相位雜訊。最後，我們提出一個新的耦合技巧來設計柯畢茲正交輸出振盪器。此一電路具有低功率消耗低相位雜訊的優點。由模擬結果，此電路僅消耗6毫瓦功率並且在5 GHz、1-MHz位移時具有-123 dBc/Hz的相位雜訊。

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數位影像編修竄改及其偵測

你可曾自己修改不滿意的數位照片？如果有，那你就算接觸過數位影像的編修了。隨著科技進步，電腦能提供的運算能力越來越強大，伴隨方便、容易上手卻又擁有強大功能的數位影像軟體，有經驗的使用者就能夠將數位多媒體資料轉變成為他們所想要的形式，而以影像方式呈現的媒體為其大宗。隨之而來且日益重要的是如何去偵測數位影像編修合成竄改的問題。 在大多數的時候，數位影像的修改是不容易被發現的，編修過的痕跡往往會被其作者盡力消去，避免其容易被分辨出來。然而，對影像的後製過程幾乎都會留下些蹤跡，雖然對人的肉眼而言難以察覺。基於這個想法，這篇論文中提出了幾個方式以及想法來應付並偵測數位影像的編修痕跡，但是並不藉由廣為人知的數位浮水印技巧。在各種偵測方式中，其有效性以及結果將會於相對應的章節中 做詳細的探討。

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主動式介質共振器饋訊之號角天線

本論文藉由整合號角狀天線（horn antenna）、介電共振器（dielectric resonator）與功率放大器(power amplifier)，成為一可攜式的高指向性天線。在帶狀線與波導的轉接中，藉由介電共振器而增加信號耦合的效率。當此轉接方式用於號角天線時，相對於傳統轉接方式，介電共振器的使用可以提供項對寬的頻寬並改善天線的幅射場型。 藉由天線與功率放大器的結合，可得到更高之天線增益。最後，將兩個號角天線組合於一基板上，經分析與設計後與可得到和(sum)與差模(difference)的天線幅射場型。本架構可以用在衛星通訊、短距離傳輸、微波測試系統及訊號偵測器等；也可做成模組化，以增加系統的擴充性。

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利用共振峰特徵參數與距離正規化之進一步語者確認技術

本論文以改進傳統的以高斯混合模型為基礎的語者辨識系統為目標，提出了一組新的特徵參數以及一種新的分數正規化方法。 本論文所提出的新的特徵參數稱為共振峰特徵參數(Formant-specific Feature)，此特徵參數由人聲頻譜中的共振峰所求得，將每個共振峰形狀用一個三角形趨近，並以三個參數描述。實驗結果顯示使用此共振峰特徵參數與梅爾頻率倒頻譜係數(Mel Frequency Cepstral Coefficient, MFCC)在分數階段整合時，可以獲得相當顯著的進步。 其次為本論文所提出的分數正規化方法，稱為距離正規化(Distance Normalization)。距離正規化法首先將高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)的機率分數轉到固定值域範圍，再將分數除以模型距離，以減低共通門檻值(Global Threshold)的影響，並和測試正規劃(Test Normalization)結合，可以得到更佳的效果。實驗結果顯示距離正規化在低錯誤接受率(False Acceptance)時表現良好，在與測試正規化結合後效果更加理想。 最後本論文所提出的共振峰特徵參數與分數正規化二者加以整合，與傳統的梅爾頻率倒頻譜係數以及測試正規化的系統相比，發現兩種新方法的效果幾乎完全可以加成，得到了本論文中最佳的實驗結果。

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構 裝 接 線 與 接 腳 的 等 效 電 路 模 型 擷 取 與 分 析

許多關於構裝以及其他不連續的全波分析的論文已被發表，大多數著重於封裝的某一部份或是單根封裝接線，但是較少提到封裝或是系統中多樣相互影響的架構分析。此外，在信號趨於高速時，封裝接線間電磁相互影響在高頻時會造成相當大的影響，銲線所造成的不連續也會顯著地限制整個電路的高頻表現，並且必須在初期設計封裝電路時，將之列入考量。 故在平行與垂直耦合情況下，關於耦合封裝金線以及封裝腳位的模型，本論文裡提供擷取構裝接線以及接腳的等效電路的分析方法。論文中，吾人使用Ansoft公司的HFSS(以有限元素法計算)軟體來模擬電子構裝金線的高頻全波特性，而以Q3D得到封裝接腳的等效電路模型。因此，可以快速建立封裝金線以及封裝腳位的等效電路模型。 此外，藉著改變構裝接線的尺寸，可以得到構裝接線等效電路模型寄生電感與電容的值與幾何結構的關係，因此可以列出一個與幾何參數有關的構裝接線等效電路的圖表，在此論文中也將一併探討。