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行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
提昇四技電子系學生衛星通訊實務能力之教育研究--總計
畫(3/3)
計畫類別：整合型計畫
計畫編號：NSC93-2516-S-151-007-X3
執行期間：93年01月01日至93年12月31日
執行單位：國立高雄應用科技大學電子工程系
計畫主持人：蘇德仁
共同主持人：郭德惠，詹正義，鐘國家，陳華明
計畫參與人員：唐敏聰、李昌祐、林勝義、陳韻竹、盧建余
報告類型：完整報告
處理方式：本計畫可公開查詢
中 華 民 國 94年3月7日
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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告 ※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
※ ※ ※ 衛星通訊數位調變與多重進接課程設計與實驗之研究(3/3) ※ ※ ※
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
計畫類別：□個別型計畫 █整合型計畫
計畫編號：
執行期間：93 年 1月 1日至 93 年 12月 31日
總計畫主持人：蘇 德 仁 教授
助 理 人 員 ：唐敏聰、李昌祐、林勝義、
陳韻竹、盧建余
執行單位：國立高雄應用科技大學電子系
中 華 民 國九十三年十二月三十一日
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中文摘要： 本研究之主要目的是針對衛星通訊工
程教育，提出一個提升四技電子工程系學
生衛星通訊實務能力之教育研究，整合本
系師資之教學研究群，透過經驗交流，提
升學術研究與實務工作的水準，期能提升
我國在衛星通訊科技的水準。 在總計劃下分為四個子計劃，分三年進
行研究。四個子計劃包括：(1)全球衛星定位系統實習課程在衛星通訊之培育研究。
(2)微波通訊實習課程在衛星通訊之培育研究。(3)衛星通訊數位調變與多重進接課程設計與實驗之培育研究。(4)射頻微波電路實作能力與模擬分析在衛星通訊之培育研
究。 第一年的執行重點主要是根據各子計劃
之階段目標，訂定衛星通訊實務能力之基
本需求、課程設計與軟體模擬。 第二年則針對各子計劃所撰寫之衛星通
訊課程設計教學單元，並配合中華衛星一
號做相關的通訊電路模組實驗，並再次評
估各實習單元的適用性與難易度。 第三年逐步完成各子計劃之研究目標，
完成教材與實驗手冊的編纂並進行試教，
最後完成衛星通訊課程教學及結案報告，
以供其他教學及研究單位作為衛星通訊課
程教學評估改進的參考。本篇報告為第三
年計劃之成果。
關鍵詞：衛星通訊，衛星定位系統
GPS，行動通訊 GSM，微波通訊，無線電區域網路接取，課程設計 Abstract
The purpose of this project is to enhance the technical practice
abilities in satellite communication for electronic engineering
students.
The main plan includes four subprojects, which described
respectively as on separated
sessions .The study was carried out by dividing it into a
3-stage plan for 3 years.
The first year aims to set the basic requirements 、 curriculum
design and simulations of the satellite communication for each
course which is mentioned in each subproject .
The second year, an equally important task is to develop a
series of courses to embedded in the experiments.
Every subproject meets their final destination during the third
year .The handbook of experiments and guidelines of courses have
been accomplished. Finally the new problem is to be put to practice
and evaluated by the department of electronic engineering in
National Koahsiung University of Applied Science. This report is
concerned with the schedule for the third stage of the project.
Keyword: Satellite Communication, Global Positioning System 、
Global System for Mobile, Microwave Communication, Wireless Local
Area Network (WLANs) RF Transceiver, Curriculum Design
一、緣由與目的： 科技大學是技職體系之高等學府，以
教授學生實用技術並與工業界密切配合為
主，若科技大學畢業生無法學得應用科學
與技術，投身經建行列，則科技大學教育
的目標即未達成。最近行政院太空科技指
導小組審查通過國科會提出的我國第二期
太空科技十五年發展計劃，以每年二十億
新台幣在十五年內完成三到五項衛星計
畫，並以高頻段安全通訊衛星和高解析度
遙測衛星為首要發展方向。 衛星通訊為一種現代的通訊工具，並
以快速的腳步在世界各地迅速發展。在過
去的二十多年中，衛星通訊由於具有覆蓋
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範圍廣、通訊距離遠、傳輸容量大、通訊
質量高、 擴充靈活等優點，得到了廣泛的應用。尤其在行動通信、電視直播、緊急
通信和現代戰爭中更是大顯身手。1990 年代以來，隨著數位電路技術和數位信號處
理技術的驚人發展，衛星通訊系統正往數
位化方向迅速邁進。衛星通訊的應用範
圍，已由主要用於國際通訊擴大到國人通
訊、區域通訊和行動通訊。同時，衛星通
訊也面臨著光纖通訊的強大競爭，這也促
使衛星通訊必須進行不斷革命，必須積極
採用新技術和發展新業務，及進一步提高
服務質量、增加通訊容量和降低通訊費
用。所以需要千千萬萬的研究工作者和技
術人員為此貢獻出心力。本整合型計劃希
望透過衛星通訊實務能力之教育研究的完
成，能培育並提昇四技電子工程系學生在
衛星通訊工程方面更多的人才。 本整合型計劃包括四個子計劃，包
括：全球衛星定位系統、微波通訊實習課
程、衛星通訊數位調變與多重進接之研究
與射頻微波電路實作能力與模擬分析。透
過這些子計劃彼此間有密切整合與互相合
作，以達到訓練學生整合衛星通訊技術之
目的，經由計劃之推動，配合課程安排及
進行，期望四技電子工程系學生在學習過
程中，可以真正具備衛星通訊之實務人
才，以改善並提昇國家競爭力。
二、結果與討論： 子計劃一、全球衛星定位系統實習
課程在衛星通訊之培育研究之具體
成果： 本系統中的 GSM 模組中，我們所使
用到的是它的數據模式(Data Mode)，其數據 傳 輸 速 率 最 高 為 9600bps(bits per
second)。在微電腦單晶片控制電路擁有三種操作模式，簡述如下之說明：
RT(Real Time)操作模式 RT 是即時(Real Time)模式，使用者可
以在預先設定的時間間隔 (Default Time Interval)下，做即時操作模式的處理。此一
即時操作模式的功能，在機定功能上，就
是將目前使用者（被監控者）的定位地理
資訊傳回，此時本微電腦單晶片控制電路
被機定為 Client 端。當 Server 端的電腦軟體系統，執行輪詢功能(Polling
function)進行主從式交握程序(Handshake processing)時，Client 端就會與 Server
端經，經由自動密碼認證過程加以聯繫上。由於 Server端即是一台 PC，經由連接另一台 GSM
數據機，作為即時操作模式下，接收被監控
的 Client 端之 GPS，就可以即時傳回定位相關資訊。
RS(Ram Save)操作模式 RS 模式是利用串列的 EEPROM，在
硬體介面接腳方面，因為是以串列的方式
作為儲存，所以讓地址線及資料線大大的
減少，同時實驗訓練器的空間體積尺寸也
可以減少。 本操作模式，其優點只有使用約八隻
腳的接腳數目，就可以有相當大的儲存空
間。在考慮到安全性與機密性的考量，本
操作模式如果只進行資訊儲存，等待一段
時間再進行批次檔案傳輸，則會提高其安
全性與機密性。
PC操作模式 此模式是為了與 RS 模式所儲存之定
位資訊作接收，由電腦構成的主系統，分
別下達指令給由微電腦單晶片在 RS 操作模式下的的從系統，即可做清除資料或是
回傳從系統裡頭所存的 GPS定位資訊。 由於 EEPROM的寫入速度較慢，所以
在本系統中 RS232 的傳輸速率分為兩方面： （一）對於電腦及 GSM 的串列傳輸速率方面，理論上電腦要比 GSM
的串列傳輸速率要快上好幾倍，但為了要遷就 GSM最高速率，因而採取 9600 bps 的傳輸速率。
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（二）由於 EEPROM 的存取速度跟不上9600 bps 的速度，GPS 的速率則必須降為1200 bps，
對於驅動軟体以及程式的運作，擬分
別採取兩種語言加以進行： （一）在電腦上使用 Visual Basic語言，結合 Visual Basic 語言中有關於串列
RS232介面元件，撰寫應用驅動軟体，如此可以
讓電腦端具有從 RS232 埠傳送接收資料的功能。 （二）單晶片系列的程式碼則是用 Keil C所寫成的，C
語言寫成的核心程式，以模組化的方式作為系統程式的積木，採用
Keil C 後，程式產生的速率大幅度的提升，且易讀也方便 Debug。
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(圖一)為本計畫所使用 GPS 接收器之結構圖，(圖二)為 GSM與 GPS的實体外觀圖， GSM
Modem是採用Wavecom公司出廠的型號為WMOD2。
本 計 畫 發 展 出 透 過 GPS(Global Positioning System) 衛 星 定 位
和GPRS(General Packet Radio System)作傳輸訊號的遠端生醫訊號監控系統，為了要實
現此的構想，計畫之軟體程式流程圖如(圖
三 ) 和圖 ( 四 ) 所示，以現在最新的
ASP.NET 來做這個查詢網站，這個網站包括三個部份：
(1) 登入系統的網頁： 就像其他擁有登入系統的網站一樣，
當使用者輸入了我們提供的帳號和密碼
後，就能使用我們的協尋功能，但是我們
所提供的資訊都是非常私人的資訊，所以
就必須防止有些不肖人士，盜取使用者的
帳號密碼，來做壞事，像是綁架或其他等
等。
開始
將多個類比人體生醫訊號
送至多工器
以 8051控制多工器依序循環選擇訊號給 A/D轉換器
訊號經 A/D轉換成數位訊號給 8051，加上 GPS傳出的方位相關訊息格式字
串，以 GSM進行遠端傳輸給 Server
(圖二) GSM與 GPS的實体外觀圖
(圖一) GPS之結構圖
Server接收遠端資訊必儲存資料、日期等以方便醫
生日後查閱。並可繪出圖
形來比對
結束
(圖三) 軟體程式流程圖
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使用資料庫專門存放使用者的帳號密
碼，以及資料，當使用者在我們網站的登
入頁面輸入帳號密碼，網頁的程式會進去
資料庫搜尋，進行帳號及密碼的確認，當
兩者完全符合時，才會進入協尋功能的頁
面。 除此之外，我們也提供使用者能夠修
改密碼以及使用者的資料，使用者可以常
常更換密碼，以防止被其他人盜用帳號。
(2) 顯示佩帶發射器的老人或兒童所在位置的系統 本計畫分為服務端(Server)與客戶端
(Client)，在客戶端方面包含了類比訊號轉成數位訊號的電路，以及一顆 8051 作主要處理的控制晶片，透過 8051的串列埠
和 GPS 接收模組的介面，取得衛星定位接收器所傳送出的方位相關訊息格式字
串，並使用 AT - COMMAND，透過 GSM模組，傳送到我們的服務端，也就是我們
的主電腦，資料傳送到主電腦後，由主電
腦將這些指示方位的相關字串存成檔案，
當使用者登入，並且點選了位置顯示的網
頁，網頁就會根據使用者的查詢，找出符
合的位置字串，並經過程式的解碼，顯示
在網頁上，並配合相關地圖的顯示，讓使
用者清楚的知道佩帶佩帶發射器的老人或
兒童所在位置。使用者能夠自行選擇不同
查詢的方式，舉例來說，使用者可以選擇
一個特定的時間點，Client 端佩帶者發射器的位置，也可以選擇一個時間範圍，
Client 端佩帶者移動的軌跡。除此之外，也可以選擇即時定位(Real
Positioning)，將使用者移動的即時訊息，顯示出來，根
據即時訊息，可以推算出 Client 端的發射器，所移動速度是多少，依照他的移動速
度，配合生物訊號的解析，可以知道週遭
狀況。
(3) 顯示佩帶發射器的老人或兒童之生物訊號的網頁 就如同前述一樣，只是要將生物訊號
傳到我們的主電腦上，還必須透過類比訊
號轉數位訊號的轉換 (ADC: Analogue to Digital
Converter)，將相關生物訊號類比訊號，轉成數位訊號，轉換完成的數位訊
號，再經由串列埠及 GSM 來傳送到Server 端主電腦，並存成檔案，當使用者點選了這個頁面，就可以進行 Client
端佩帶者的生物訊號遠端監控。 由於遠端監控部份主要是採取即時顯
示(Real display)的方法，不過各個時間點的生物訊號依然會儲存起來。這些生物訊
號會以圖形的方式顯示在網頁上，每隔一
段時間，就會就取得最新的生物訊號來更
新網頁的顯示，假如使用者想要看過去某
一段時間的資料的話，也是可以以圖形的
行動通訊模組
(GSM) PC作業平台 (PC-Based)
遠端監控網路
(ASP.NET)
類比數位轉換器
（ADC） 微控制器
(Micro-controller) 衛星定位接收器
(GPS) 行動通訊模組
(GSM)
生醫訊號 (Biomedical
signal)
(a) Client端
(b) Server端
（圖四）系統方塊圖架構(a) Client端(b) Server端
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方式來顯示，方便使用者來查看。假設某
個生物訊號不在正常值以內的話，網頁的
頁面會顯示出警告的訊息來提醒使用者，
就算使用者沒在網頁上看到，也會傳一封
簡訊到使用者的手機上，不過這是為了以
防萬一，所以多設了這個功能。 根據以上的說明，可以得知這個網站
要實現的技術有三部份： (1). 如何讓網站存取資料庫 (2). 如何讓網站存取文字檔 (3). 如何再網站上畫出圖表
利用 ASP.NET 內部的一些元件及語法，不僅可以顯示資料庫內的資料，還能
對資料庫作查詢、加入、刪除等動作，所
以要建立一個儲存使用者之帳號密碼以及
資料的資料庫，然後利用 ASP.NET內所提供的元件，就能做出一個登入的系統，而
且還能讓使用者對密碼以及使用者資料作
修改。ASP.NET 除了能讀取資料庫檔案，也可以讀取純文字檔，主要是
ASP.NET也有讀取文字檔的語法，所以想要讀取文字
檔是非常容易的。透過這個方式，也可以
將讀取到的文字資料配合對資料庫作加入
的方式，建立出一個資料庫檔案，方便網
路系統管理者進行資料庫檔案管理。
子計劃二、微波通訊實習課程在衛
星通訊之培育研究之具體成果： 目前廣泛使用的商業頻段，如設計
GSM、GPS、Bluetooth、 3G、WLAN、ISM
等頻段所需的平面低姿勢之小型天線設計上；本計畫以雙頻天線設計為主的微
波通訊微波通訊實習課程，如操作於
GSM/DCS雙頻段的平面天線設計與實習。 此外結合各系統頻帶的天線設計，如
可操作於 GSM/DCS/PCS 行動通訊系統上，同時結合熱門的 3G 頻帶及 WLAN 2.4GHz (2400 ~ 2484
MHz)無線區域網路的多頻帶之的平面低姿勢之小型天線結構設
計與實習，在 ISM頻帶上，利用 ISM頻段免費、免持照的好處，因此計畫中更包括
結合 2.4、5.2以及 5.8GHz三頻帶的平面天線設計與研製實習。 本計畫微波通訊實習的進行，以專題
製作課程為基礎，循序漸進的分階段首先
以進行天線微波元件參數測量，其次再整
合各種不同頻段的微波發射以及接收等系
統整合電路等。如（圖五）、（圖六）、
（圖七）與（圖八）所示，分別為雙頻帶
低姿勢之天線、不同型式之小型天線、微
帶天線與 SMA 座與微波發射以及接收設計系統。經由系列化微波通訊實習課程，
建構成不同頻段應用環境的教育研究實
習，藉以提昇學生對於微波通訊元件與電
路系統整合之實務能力，如下所述： (1)可操作於 GSM以及 DCS的雙頻帶平面低姿勢之天線設計，量測各項天線參數與
特性。 (2)應用 GSM/DCS/PCS/UMTS/Bluetooth 的多頻帶平面低姿勢之小型天線設計。其結
構是以能整合目前常用在行動通訊與無線
網路系統為構想，考慮利用堆疊金屬片開
發的新型平面低姿勢之小型天線設計，研
製其相關天線的特性。 (3)研製設計應用於 PCS、3G、WLAN 以及
HIPERLAN多頻帶之超寬頻平面低姿勢之小型天線，比較其天線設計結構之可行
性。 (4) 應 用 於 WLAN/HIPERLAN 操 作 在2.4/5.2 GHz 雙頻帶的無線網路平面低姿勢之小型天線。
(5)設計應用於 WLAN/HIPERLAN/ISM 操作在 2.4/5.2/5.8 GHz 的三頻帶平面低姿勢之天線設計。
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對於圓形微帶及印刷式單極天線的設
計，是採用了FR4 為基板之電路板，厚度為 1.6 mm，介電常數εr = 4.4，50歐姆微帶線的寬度Wf = 3
mm，輻射金屬線高度h = 37 mm，並將接地面設為有限接地面，如(圖九) 圓形微帶天線和(圖十)
印刷式單極天線所示。本設計之天線，採用FR4 電路板 , 厚 度 為 1.6 mm ， 介 電 係 數 =
4.4(1+j0.0245)，並將接地面設為有限接地面。其中FR4電路板長寬為 75x75 mm2 ，圓型半徑為 26mm2
饋入點為中心下方 11 mm，其軟體應用設計之實驗操作步驟如下所述： (1) 由安裝程式的位置找到 並開啟它。
(2) 在 “Zeland Program Manager” 視窗中找
到 此 Icon，或由 IE3D 下拉選單
中，點取 ”Mgrid” 進入繪圖。
（圖五）雙頻帶低姿勢之天線 （圖六）不同型式之小型天線
（圖七）微帶天線與 SMA座 （圖八）微波發射以及接收設計系統 (3) 設定電路板參數，先點選 No1 然後設定值如(圖十一)
電路板參數設定。
(4) 開 始 畫 圖 ， 從 “Entity” 中 選 取 “Rectange” 在h = 0mm建立一個 75x75
mm2的ground plane。
(5) 從 “Entity” 中選取“Circle”畫一圓形，半徑為 26 中心點為
(37.5,37.5)，高度1.6mm。
(6) 從 ”Entity”選取“Probe-Feed to Patch”，填妥視窗中所有數值，天線饋入點在 (x,y) = (
37.5,26.5) SMA 接頭半徑0.65mm。
(7) 從 “process“下拉選單中，選取 “Set Simulation”進行模擬將頻率設為“0 ~ 4 GHz”，
Setup Freq為間距設”401”並按下”Enter”鍵,之後按”OK”。
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(8) 在 ”Display Selection”視窗中，點選 “dB[S(1,1)]”，使其方格中出現勾號，並按下
“OK”鑑。
(9) 此時可看出 dB 值，如 1.6GHz 為 -29.1dB。
(10) 由 (9)找到中心頻頻 ,並回到 (7)，將Adaptive Intelli-fit “disable”，且點選
“Current Distribution File “ 以及”Radiation Pattern File”，並將頻頻設為
1.6GHz，並按下“Enter “重新模擬，如(圖十二)幅射場型之取得所示。
(11) 選取模擬後所得到之“*.pat “檔，並在 ”Display”下拉取選單中點取 ”2D
Pattern…..”選項。
(12) 在 Plot Style 選擇”Polar Polt”並分別點選 Phi= 0 及 Phi=90
度時的“E-theta”及”E-phi”，使其方格內出現勾號，在按下 ” OK” 鍵，即可畫出圓形天線之輻射場型。
利用上述的實驗步驟，可以設計出微波通
訊所需的圓形微帶天線及印刷式單極天
線。 經由實際天線的饋入射頻傳送接收
器，利用Chipcon公司的CC1000射頻模組，它是一顆相當低耗電之晶片RF Data Transceiver，基於
Chipcon's Smart RF技術，可工作在 ISM/SRD頻段（ 300
～1000MHz）。其中，接收Pin端為低雜訊放大器(LNA)、混頻器(Mixer)、中頻放大器(10.7MHz)、與場強訊號RSSI輸出，FSK解調器，控制器(Control)。而發射Pin端為可程式控制器之功率放大器
(PA)，收發開關，除頻器等單元。
CC1000是採用鎖相迴路技術，發射頻率是透過內部的頻率合成器來配置的，適
合應用跳頻協議，一般可配出10或20個頻點，該晶片靈敏度為－109dBm，並可自動校準，可編程輸出功率為－ 20dBm
～+10dBm，通信速率可達78.6Kbps。在接收
模式下，CC1000可看成是一個道統的超外差(Super-heterodyne)低中頻接收器。在發送模式下，壓控振器（VCO）輸出的信號直接送入功率放大器（PA）。射頻輸出是透過加在DIO腳上的數據進行控制的，稱為移頻鍵控（FSK）。這種內部T/R切換電路使天線的連接和匹配設計更容易。
利用 CC1000-SmartRF Studio 來設計射頻系統，其實驗步驟如下所述： (1)
設定crystal頻率及準確度參數，先點選
X-tal和X-tal accuracy，然後設定值如(圖十三) 設定crystal頻率及準確度參數。
(2) 點 選 ”RF freq.” 將 頻 率 設 為 “868.3 MHz”，此用來設定發射與接收頻率參數值。
(3) 在freq. separation 和 Data rate視窗中，點選進行分離頻率設為“0 ~ 65
kHz”及資料速率設為“0.6 ~ 76.8 kBaud”。
(4) 設定 RF output power 為1dBm。 (5) 從“IF/RSSI“下拉選單中，選取是否安裝外部的 IF 或
RSSI。
(6) 從“Mode“選取發射或接收模式之後，在按下 ”Update device”
鍵，即可完成微波系統發射及接收，如(圖十四) 微波系統發射及接收設定。
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Wf
（圖九）圓形微帶天線 （圖十）印刷式單極天線
（圖十一）電路板參數設定 （圖十二）幅射場型之取得
（圖十三）設定 crystal頻率及準確度參數
（圖十四）微波系統發射及接收設
定
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子計劃三、衛星通訊數位調變與
多重進接課程設計與實驗之研
究具體成果： 本衛星通訊實驗室的架構如圖(十五)
所示，主要是利用移動式地面站與六樓的
固定式地面站來做相互通訊的設備，在本
架構中我們要通訊之前，必須將我們所擁
有各兩套設備架設完成，主要的設備包含
有 Satellite Modem、Cisco Router、Outdoor Unit 、 Videoconference 、
Low Noise Converter、Flyaway 移動式地面站等等，並且對於各項儀器設備的內部參數分別設
定完成，我們將透過以上所描述的儀器設
備來做視訊訊號傳輸的動作，在本套系統
中，我們所使用的視訊訊號的頻寬為
512Kbps，由於我們是使用兩端可以互傳視訊訊號的衛星通訊設備，所以相對的我
們必須承租兩個個別為 512kHz 的載波訊號頻寬，而我們所使用的同步軌道的通訊
衛星為 Ku Band 頻段的泛美八號通訊衛星。地球同步軌道衛星訊號上下鏈之通訊
架構與雙向視訊會議系統之實驗課程包括
下面十三個實驗：
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實驗一：Cisco Router Introduction and Configuration
實驗目的： 概論 Cisco 路由器的內部架構與其關
的設定，以及內部所需的記憶體的運作方
式，並對於常用的指令與其內部模式間的
切換來做概略的介紹，同時也包含 Router 的 Login方法與基本指令等相關知識。 實驗設備：Cisco Router
Introduction and Configuration，如圖(十六)。 圖(十六)、Cisco Router的內部架構圖
圖(十五)、衛星通訊實驗室架構圖
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實驗二：Satellite Modem 傳送/接收時之相關參數設定
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實驗目的： 本實驗之目的將對於本實驗室中所用
到的 Comtech EF Data公司所生產之 CDM-550T digital satellite modem
做傳送與接收時的相關參數設定之介紹，並藉由參數之
設定來了解 Satellite Modem 所擁有的功能為何，及各項重要參數之設定等等。並經
由不同參數之設定，來加以了解在不同的
調變以及編碼方式時，所接收的個項參數
值。 實 驗 設 備 ： Satellite Modem System
Performance，如圖(十七)。
實驗三：
實驗目的： 此實驗之主要目的是對 Comtech EF
Data 公 司 所 生 產 之 CDM-550 digital satellite modem做基本功能與其操作方法之
介紹，以了解在不同的通訊傳輸通道中，
如何籍由更改 modem 參數進而達到高效率、高品質的訊號傳輸。 實驗設備： CDM-550 digital satellite
modem功能架構，如圖(十八)。
圖(十八)、CDM-550 digital satellite modem 功能架構
實驗四：VSAT Monitor and Control
System Software Installation for Ku
圖(十七)、CDM-550 digital satellite modem 外觀
實驗目的： Comtech 裝置可以透過一連續的
RS232 或者是 RS485 的介面，來對其相關的連接端進行控制。可以對於在通信聯結
較遠的末端來進行控制和監控，且其本身
是具有 EDMAC 能力的裝置。這樣一來, Comtech
多單元的調變解調器和收發機監視器和控制的程式在衛星通信聯結的本地
和疏末遠端的相關設備，即可允許
Comtech裝置的電腦台控制。
Satellite Modem System Performance
本程式整合 CDM-550T Modem以 及
ODU(Anacom)的監控程式，讓使用者可以在同一個畫面下，直接呼叫兩個副程
式。
實驗設備：
監控 PC一台
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Pentium II CPU，64MB RAM 以上等
級電腦配備微軟Windows NT 4.0/Windows
2000環境。
通訊介面 RS-232或 RS-422或 RS-485的標準接
線。
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實驗五：Comtech EF Data M&C Sub-
System Operation
實驗目的： 對於此 VSAT M&C 軟體的主要功能
做相關性的描述，並對於 Satellite Modem而言，除了利用手動的控制方法外，還可
以利用 VSAT M&C 這一套軟體，來經由電腦與 Satellite Modem的 connect port
來相連接，來進行相關 Satellite Modem 內部參數的相關設定。主要利用 VSAT M&C 這一套軟體經由電腦與
Comtech EF Data CDM-550T Satellite Modem 的連結，來進行電腦與 Satellite Modem
之間的參數設定。
實驗設備：
監控 PC一台
Pentium II CPU，64MB RAM 以上等
級電腦配備微軟Windows NT 4.0/Windows
2000環境。
通訊介面
RS-232或 RS-422或 RS-485的標準接
線。
Comtech EF Data CDM-550T Satellite
Modem一部。
實驗六：Outdoor Unit (ODU)之相關
特性及功能簡介
實驗目的： 本實驗室中用到的 Outdoor Unit 主要
使用的頻段為 Ku-波段，是屬於 VSAT 室外功率系列，其主要的功率範圍分成
0dBm,2,4,8,16,20,25,40和 50W等九種，內部架構主要則劃分為上變頻器、下變頻
器、功率放大器、監視控制器和電源被組
裝到一個小機殼內。而需要與室內設備也
就是電腦主機連接的連線只有中頻線而
已。室外功放和 LNC的連接只需一根同軸電纜。用於鎖定發射和接收合成器的是恒
溫化高度穩定的石英振蕩器。機上裝的微
處理器能夠對溫度和老化的影響進行補
償。
圖(十九)、VSAT M&C軟體
對於綜合監視和控制方面，設備對室
外功放進行監視控制，如數據機和多工
器。在對操作參數進行監測時，可以結合
使用監視控制系統和單元的內部儀錶功
能。另外還可以選用基於 Windows
的Supervisor監視控制軟體，結合使用一台微機，對室外功放和其他所有主要的地面站
設備進行監視控制。對於緊致功能性設計
方面，AnaCom公司的 Ku波段 VSAT室外功放把所有必要的功能集成到一個高度集
成化的小型室外機殼內，在很多環境條件
下都具有優異的可靠性和良好的功能。
-
實驗設備：
監控 PC一台
Pentium II CPU，64MB RAM 以上等
級電腦配備微軟Windows NT 4.0/Windows
2000環境。
通訊介面-RS-232標準接線。
ANACOM Ku-BAND VSAT
TRANSCEIVER SERIES一部。
12
實驗七：
實驗目的： 主要利用 VSAT M&C 這一套軟體經
由電腦與 Anasat Ku Band SSPA Transceiver (Outdoor
Unit)的連結，來進行電腦與Anasat Ku Band SSPA Transceiver (Outdoor
Unit)之間的參數設定，對於 ODU 的連線方式，一般而言，除了在短距離的情況，
使用 RS-232 來做傳輸的連接線之外，對於長距離而言，則必須使用到 RS232/RS485
converter，主要的作用是將 RS-232 轉換成RS-485 來作為成距離的傳輸，還可以利用VSAT M&C
這一套軟體，來經由電腦與Outdoor Unit的 connect port 來相連接，行相關 Outdoor
Unit內部參數的相關設定。
實驗設備：
監控 PC一台
Pentium II CPU，64MB RAM 以上等
級電腦配備微軟Windows NT 4.0/Windows
2000環境。
通訊介面
RS-232或 RS-422或 RS-485的標準接
線。
Anacom Model Anasat Ku Band
SSPA Transceiver一部。
實驗八： Video Conference Sub-system Basic Configuration 實驗目的： 我 們 主
要 將 利 用 兩 部 的
Videoconference 並經由網路線、集線器以及路由器來達成通訊連接的鏈路，並經由
Polycom 的 使 用 者 設 定 之 目 錄 內 ，LAN/H.323的相關
Intranet設定，我們可以針對於我們所用到的區域網路的 Host name 、 WINS Resolution 、 DHCP 、
IP Address、DNS Servers、Default Gateway、Subnet Mask、WINS Server
等相關的設定，並且利用適合於本實驗室區域網路的
IP Address 來作為兩部 Videoconference 相互通訊的 IP
位址，並仔細設定剛才所提到相關的參數值以達成兩端視訊會議的功
能。
圖(二十)、戶外單元(ODU)
Anacom Model Anasat Ku Band
SSPA Transceiver M&C Sub-System Operation
實驗設備：
-
13
實驗九：Video Broadcast in LAN Sub-System Operation 實驗目的： 我們主要將利用兩部的
Videoconference 並經由網路線、集線器以及路由器等設備來
達成通訊連接的鏈路，經由仔細設定相關
的參數之後以達成兩端視訊會議的功能，
當連接鏈路完成之後，我們將模擬遠距教
學的通訊鏈路，主要透過一對多人的方式
來達成遠距教學方式，所以在六樓的主站
台我們將設定為多人分享的教學端，由於
我們主要將視訊會議的訊號傳輸到主機電
腦中，而由電腦中所裝設的 UPMOST的影像擷取卡將影像擷取到電腦中，此時需注
意到影像擷取卡的連接埠的連接方式，由
於其聲音的輸出埠只有一個，因此如果我
們要傳輸聲音時，則必須將一分二的轉接
線連接上，如此才能把左右聲道訊號完全
的呈現出來，當 Videoconference 的訊號跟影像擷取卡完成連接之後，接下來開啟電
腦中所裝設的Media Encoder的這套軟體，將 Videoconference 的視訊訊號當成 Media
Encoder的輸入訊號，並完成編碼的設定之後，即可將輸入的視訊訊號編碼成輸出訊
號，由於透過Media Encoder最多能分享到
五部電腦的功能，將完成 Videoconference的通訊鏈路之影像訊號，進而透過網路廣
播到其餘的五部電腦上。 實驗設備：
圖(二十一)、Videoconference 後面版的接線圖(LAN)
圖(二十三)、Capture Card與功能
PC
PC
PC
PC
PC PC
Video In
Audio In
Video Broadcast Server
Ethernet
圖(二十二)、視訊廣播系統架構
-
實驗十：Flyaway 傳送/接收訊號時其衛星
軌道之定位與修正
實驗目的： 主要將經由衛星網站上對於泛美的仰
角、方位角以及其傳輸訊號的極性等的初
步介紹，經由使用仰角器與指北針來輔助
安裝天線系統以及搜尋其衛星軌道。本實
驗描述了 MINI FLYAWAY SERIES產品名稱為
EASYCASE 生產代號為 EZ-98 之輕便攜行
式衛星收發天線。EASYCASE是一個簡單、
快速安裝及可靠的天線系統，目前可支援
的工作頻段為 KU BAND。 實驗設備：
14
實驗十一：Flyaway 接收視訊訊號時 IRD
之相關參數設定 實驗目的： 主要了解如何經由 Flyaway 之移動式
衛星地面站的相關設備，將衛星網站上對
於泛美八號衛星的仰角、方位角以及其傳
輸訊號的極性等的初步介紹，經由使用仰
角器與指北針來輔助安裝天線系統以及搜
尋其衛星軌道。並接收我們所用的同步軌
道之通訊衛星上的傳輸訊號，透過 IRD 的使用，將接收的訊號給還原回視訊訊號，
並了解 IRD的相關之操作過程。 實驗設備：
圖(二十五)、頻譜分析儀 圖(二十六)、Integrate Receiver
實驗十二：PanAmSat-8 Introduction 實驗目的： 我們將透過對於泛美八號的相關簡
介，讓各位更了解泛美八號這顆衛星架構
以及相關的重要參數，除此之外，由於本
實驗室的通訊傳輸架構主要針對的乃是以
泛美八號這顆通訊衛星為主，此我們將特
別針對泛美八號這顆通訊衛星的 C Band與Ku Band
的轉頻器分布還有介紹本實驗室所承租的轉頻器其頻率為何等等還做簡單
圖(二十四)、組裝式 Flyaway天線
-
的介紹，除此之外，並對於泛美八號這顆
衛星，其所在於的同步衛星軌道上相對於
台灣的位置，其接收的仰角、方位角的各
個參數值為何、極化方向的極性為何等
等。
泛美八號相關參數：
衛星型號:FS 1300
使用的國家或單位:泛美國際業通信衛
星公司(美國)
衛星用途:通信及電視中繼
轉頻器 :
1. C頻：3.7-4.2MHz 24個 36 MHz轉頻
器 ; 24 x 36 MHz -- 50 Watt Output
Pacific Rim Beam (24) 大洋洲波束
2. KU頻：12.25-12.75MHz 24個 36MHz
轉頻器 24 x 36 MHz -- 100 Watt Output
發射日期 :1998/11/0
使用年限 :15 年
台中接收：仰角 31.6°方位 112.2° 實 驗 十 三 ： Satellite Up/Down Link
Procedure
實驗目的：
了解本實驗室上/下鏈的整體操作步驟，已
達成資料傳輸的鏈路架構，透過此實驗我
們可以針對我們所要通訊的視訊訊號透過
衛星設備來加以傳輸。
操作步驟：
我們將利用本實驗室中固定站台與移動站
台的相關衛星設備，並透過通訊衛星來達
成資料傳輸的連接程序，在此我們將個別
針對以下之設備的相關設定參數來做介
紹： 1. PanAmSat-8的簡介以及其 Ku Band相關內部的設定參數及轉頻器的結構。
2. VSAT Monitor and Control System for KU Band如何透過
RS232/RS485的傳輸線來遠端監控 Solid State Power Amplifiers 的動作與其內部的上鏈/下鏈的
Channel以及功率的相關設定。
3. Videoconference與 Broadcast Server以及區域網路的連接方式等等。
4. Satellite Modem 的傳送與接收頻率與傳送的功率為何、傳送訊號的調變方
式等。 5. Cisco Router的內部操作原理及各個連接埠的連接方式。 透過關於各項設備參數的詳加設定，
來完成固定站台以及移動站台的鏈路連
結，已達成資料傳輸的作用，由於本實驗
室 的 通 訊 連 結 的 傳 輸 衛 星 是 透 過
PanAmSat-8 也就是泛美八號這顆衛星，所以在設計以及架設本實驗室的鏈路之時，
必須對於泛美八號這個通訊衛星有近一步
的認知，如此才能了解架設過程中所用到
的相關參數其所代表的真正意義為何，此
外，由於本實驗室主要針對 Ku Band 的頻率來做資料傳輸，所以在頻道搜尋的時候
也不需注意到所搜尋的頻道為何，以便更
容易瞭解整體的上鏈/下鏈的程序。 子計劃四射頻微波電路實作能力與
模擬分析在衛星通訊之培育研究之
具體成果： 本計劃主要針對「射頻通訊電路」理論教
材及「射頻通訊電路實驗」進行教材之規
劃，無線通訊領域的課程流程如（圖二十
七），茲完成內容如下：
15
-
「射頻通訊電路」課程內容重點： 1. Network Analysis---S-Parameter and Signal
Flow Graph 2. Transistors at Radio Frequency 3. High Gain
Amplifiers 4. Noise Theory 5. Low-Noise Amplifiers 6. Broadband
Amplifiers 7. High Power Amplifiers 8. Oscillators 9. Microwave
Mixers 10. Microwave Multiplier
16
「射頻通訊電路實驗」課程內容重點： 1. 高頻放大器的設計製作與測量 2. 本地振盪器的設計製作與測量 3.
混頻器設計製作與測量 4. 中頻解調電路設計製作與測量 5. 低雜訊放大器的設計製作與測量 6. 接收電路整合測試
本項實驗包含蝕刻印刷電路板、模擬
軟體 (Linecalc、 Libra、 AutoCad
R14、Designer)操作、網路分析儀使用、訊號產生器使用、阻抗分析儀使用及頻譜分析儀
操作。 附圖，（圖二十八）至（圖三十）為部分模擬電路及量測的結果。
電磁理論 電磁波
數值電磁學
電磁學
工程數學
電子電路
暨實習
天線工程
射頻微波
電路
射頻微波
電路實驗
微帶天線
微帶天線實驗
射頻通訊
電路設計
射頻通訊
電路實驗
(圖二十七)無線通訊領域的課程流程圖
-
17
(a) 共射級低雜訊放大器 (b) 共射級電感串聯回授低雜訊放大器
(圖二十八) 低雜訊放大器線路
(a) 共射級低雜訊放大器 (b) 共射級電感串聯回授低雜訊放大器
(圖二十九) 低雜訊放大器模擬結果
(a) 共射級低雜訊放大器 (b) 共射級電感串聯回授低雜訊放大器(圖三十) 低雜訊放大器量
-
基本上無線通訊系統包含三個部分，
即 為 天 線 和 射 頻 前 端 模 組 ， 調 變
(modulation)，以及解調(demodulation)。其
系統方塊圖如(圖三十一)，包括帶通濾波器、低雜訊放大器、方向耦合器、微帶
線、多工器，高頻微波變頻器等。其中無
線通訊系統所需的關鍵元組件如(圖三十二)，此關鍵元組件的開發及應用，一直為國內產業較弱及瓶頸，尤其是射頻技術，
如射頻主動元件的開發、射頻與 EMI 被動元件技術、射頻通訊模組技術及射頻測試
技術之開發，期望零組件自製率能大幅提
高。 目前技專院校通訊課程，多數學校仍
停留於早期的狀態，零散且缺乏規劃。因
此為了使我國通訊科技能夠整體性提昇，
急需強化在基礎建設中扮演重要角色的技
專院校學生通訊技能，改善四技生之通訊
教學環境，達到教育改進，培植通訊科技
人才。 鑒於本土化的微波電路的課程與實習
教材有限，大部分為原文教科書，不適於
科技院校四技生的學習。本計劃已規劃與
設計四技學生在無線通訊的射頻微波電路
的教學及實驗或實習環境的培育，即編撰
18
射頻微波電路所需本土化課程及實習教材
為主，並利用相關課程的微波模擬軟體輔
助實驗設計，課程流程的設計與課程內容
的規劃則是以理論循序漸進且配合實驗設
計，並強調實作及實務應用的角度來考
量，並以購買一套射頻電路設計實驗器，
此一實驗器採模組化設計，可以在微波電
路的課程輔助設計產生莫大之效益，配合
本實驗室已有的高頻儀器設備做為量測，
定能培育兼具理論與實務的科技人才。 在實際設計製作元組件之前，我們先
使用工業界和學術界常用之電磁模擬軟體
(IE3DTM、Ansoft HFSS, Designer)進行模擬及研究，藉由此軟體協助分析各種不同結
構的性能作為初步的理論分析依據以了解
各種不同元組件之原理與設計技術，而將
軟體模擬結果和實驗量測值相互比較與驗
證，使本教材的成果在無線通訊方面更具
應用價值。 而因應目前非常蓬勃之無線通訊，本
教材撰寫之目的乃在針對科技大學學生理
論與實務能力的提昇，設計一本土化且原
理與實作兼具之教材。經本實驗室所具備
之硬體設備及軟體與資訊設備，能給予學
生一套完整的理論與實務能力的訓練，畢
業後將非常受用。
D P L X
F LT
F LT
F LT
F LT
L P F
L P F C o u p ler
C o u p ler
F LT
F LT
P L LPA
PA
L N A
L N A
V C O
M ix er
M ix er
R F F ro n t-en d M o d u le
M o d u la tio n
D em od u la tio n
(圖三十一) 無線通訊系統之關連圖
-
19
三、成果自評：
本整合型計劃，配合相關子計劃之研
究，以強化本系相關的教學、研究設備，
提昇本系師、生在此重要方向的實務能
力。透過衛星通訊工程教育課程的規劃、
設計與發展，期能在未來帶動並可大幅提
昇我國在衛星科技的水準。 本計畫分三年進行研究，今年為第三
年，各子計劃之具體執行成果分別為：
(1) 全球衛星定位系統實習課程在衛星通訊之培育研究：
由於醫學科技在日新月異的進步之
下，人類身上可量測的數據是越來越容易
並且簡單。這些量測到的生物資訊，如體
溫、脈搏、血壓、心電圖...等等，都成為醫生在判斷病情的重要根據。臺灣因為生
功能元組件 基礎元件 材料
天線
射頻前端模組
功率放大器
濾波器、雙工器
耦合器、相移器
射頻收發 IC VCO 基頻 IC、記憶體
電阻器
電容器
電感器
介質共振器
二極體、電晶體
導波管
微帶線 槽線、共面波導
導体
半導體
介電材料
磁性材料
壓電材料
高分子材料 金屬材料
(圖三十二)無線通訊系統所需的關鍵元組件如
活品質的提升，慢慢的步入老年人居多的
社會，失智老人的問題也日漸嚴重，常常
有老人走失忘了回家的路而就此失蹤。藉
此我們構想了一失智老人協尋系統。把在
使用者身上所量測到的多種人體資訊經過
一訊號處理電路轉成單極性(Unipolar)的電壓源信號，送給一由單晶片微電腦控制的
多工器來循序選擇準備 A/D
轉換的訊號後透過行動通訊技術(GSM)加上衛星定位系統(GPS)所測得的地理資訊如經緯度送給Server 端。如此我們可以掌握
Client 端使用者的身體狀況和地理位置。
本研究計畫在整合後可以有著極強大
的功能，由於使用網際資料庫的功能都還
整合生醫訊號的處理，並整合 GPS傳來的方位相關訊息格式字串處理，使查閱的速
度及便利性就大大的提升了。 研究計畫目標朝向簡單的基本原理整
合以減少發展的成本，況且 Client 和
-
20
Server 端都使用可更新方式的軟體來管理，改善都空間發常之大，此系統還可以
發展的更為完善，符合現代科技進步如飛
的潮流。 (2) 微波通訊實習課程在衛星通訊之培育研
究：
近年來政府為配合經濟成長，力促高
科技產業發展，各種通訊業務，諸如：行
動通訊、無線通訊、微波通訊與衛星通訊
等的發展與應用正迅速且蓬勃的發展。因
此可預期未來適合設計在無線行動通訊之
微波發射以及接收模組等系統整合電路，
在實際應用上佔有非常重要的角色，進而
在提升無線行動通訊和無線網路的科技研
究上有其正面之重要性。 本計畫預期可藉以從事參與的實務研
究實習中，培養學生對於微波通訊天線元
件以及 RF 單晶片(CC1000)射頻收發模組系統整合實務研究，預期學生可獲得良好
的相關實務訓練與經驗，尤其是學生畢業
後，對於國家目前在無線通訊、微波通訊
與衛星通訊的人才需求與產業提昇，以及
高科技研發上，將有很大的幫助。在提昇
學生的微波通訊元件以及射頻接收電路系
統實習實務能力之增進方面，獲致下列具
體成果： (a) 使學生建立以微波天線元件設計、製作與測量之實務能力，進而探討微波通
訊射頻系列前端發射、接收模組電路
結構相關實習為基礎，達到整合教學
為目標導向。 (b) 學生可以藉由此計畫，進一步使用到射頻通訊測量儀器，如頻譜分析儀、網
路分析儀等，獲得微波射頻通訊相關
測量知識。
(3) 本計畫之實施，除可以培育微波通訊領域及相關高頻技術人力之養成，進而
培養微波通訊應用及整合的人才，並
達到產學合作為目標，拉近學術與產
業界之距離。對產業的影響包括通訊
系統、手機及龐大的微波通訊服務市
場等。 當前產業人力在整合行動通訊和無線
通訊、微波通訊與衛星通訊之應用及發展
的開發研究人力與工程人才方面，其需求
量非常大。因此本計畫的實施深具其重大
的義意及責任，除提供在行動通訊和無線
等微波之應用性培育研究為目標，更可以
配合當前產業人力在此方面的發展。
(3) 衛星通訊數位調變與多重進接課程設計與實驗之研究： 目前衛星通訊嚴然已成為現代化通訊
主流之一，最主要的原因是因為衛星通訊
提供了優異的通訊品質及高傳輸量，且不
易受地形所限制，大幅提高了使用者的使
用彈性與便利性。舉凡衛星電視的現場轉
播、氣象報導等等都在衛星通訊的範疇之
內；換句話說，衛星通訊早已無聲無息地
融入我們的日常生活之中，許多人蒙受其
利而不自知。正因為如此，對於研究無線
通訊工程領域的人，“衛星通訊＂已成為
吾人應積極學習與研究的課題。 本計劃之研究目的，在於強化本系相
關的教學、研究設備，提昇本系師、生在
此重要方向的實務能力。本系所規劃之課
程為先開設通訊相關基礎課程，讓初次進
入通訊領域的學生對於衛星通訊能有基本
之認知，並熟悉衛星通訊上下鏈訊號之傳
輸方法與各類型衛星運行方式和特性。有
了以上通訊的基本認知後，預計再開設衛
星通訊上下鏈訊號傳輸之實習課程。在上
過理論課程之後，相信很多學生仍無法體
驗出通訊理論中的精隨所在，不免空有理
論卻無實作經驗之缺憾。有鑑於此，特別
設計了有關於衛星通訊相關的實習課程。 第三年計畫著重於衛星通訊上下鏈訊
號傳輸方式之課程設計與實驗，執行成果
-
21
為已完成主站台與移動式站台上下鏈程
序，而視訊會議部分，在本設計課程中，
我們可以將單純的視訊訊號，延伸到所謂
的視訊訊號的廣播架構上，透過不同編碼
型式以及不同傳輸速率等等之設定，還有
若遇到無法正常做訊號上下鏈之程序時，
我們必須利用何種設備來找出系統架構中
的問題，通常對於訊號上下鏈有問題之狀
態而言，我們必須先判斷在何出發生問
題，此時就必須利用各項的迴路測試，來
找出適合者出現問題。 透過衛星通訊工程教育課程的規劃、
設計與發展，期能在未來帶動並可大幅提
昇我國在衛星科技的水準。 (4) 射頻微波電路實作能力與模擬分析在衛星通訊培育研究： 蝕 刻 印 刷 電 路 板 、 模 擬 軟
體
(Linecalc、Libra、AutoCad R14、Designer)操作、網路分析儀使用、訊號產生器使
用、阻抗分析儀使用及頻譜分析儀操作。
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