發(fā)布時間：2020-10-23 04:16

　　 隨著無線通信業(yè)務的快速發(fā)展,需要實現(xiàn)更寬帶寬,更快的吞吐量,更高的系統(tǒng)靈活性,以滿足通信系統(tǒng)兼容性和互操作性更高的要求,這些需求導致頻譜資源越來越擁擠,而且使用的極度不平衡導致頻譜利用率很低,很多國家已將頻譜資源劃分殆盡。因此,提高頻譜利用效率的技術,如認知無線電、三網(wǎng)融合和動態(tài)頻譜共享等成為當前的研究熱點。射頻濾波器作為無線通信系統(tǒng)射頻前端的核心部件之一,對系統(tǒng)的性能、復雜度和成本起到至關重要的作用,而帶內(nèi)插損低、帶外抑制高的射頻濾波器存在體積大、成本高、結(jié)構(gòu)復雜、與平面集成化電路不兼容的缺點,因此研究高選擇性、結(jié)構(gòu)緊湊的小型化帶通濾波器具有非常重要的意義。本文提出了集成于射頻前端屏蔽罩的微帶-短路同軸線混合諧振器結(jié)構(gòu),對射頻帶通濾波器、雙工器,及集成化射頻收發(fā)前端開展深入的研究,論文的主要創(chuàng)新性工作和成果如下:1.本文提出了一種采用新型混合諧振腔的緊湊型低損耗帶通濾波器。該混合諧振器結(jié)構(gòu)由微帶線和一個短路的同軸線連接于屏蔽罩組成。因該結(jié)構(gòu)可以最大限度地利用結(jié)構(gòu)件空間,使得該濾波器不僅有尺寸小的特點,而且也大大提高諧振器的無載品質(zhì)因數(shù)。測試結(jié)果表明,插入損耗小于1.3dB,3-dB相對帶寬為5.2%,相比傳統(tǒng)微帶濾波器,該濾波器具有結(jié)構(gòu)緊湊,容易制造和高Q值的優(yōu)點。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于IEEE 2015 Asia-Pacific Microwave Conference,獲得一項專利授權(quán)(專利號:201510763381.3)。2.針對提出的混合耦合諧振器的優(yōu)勢,本文提出了一種高選擇性的帶通濾波器。通過采用源負載耦合和混合電磁耦合方法,在濾波器通帶內(nèi)的兩側(cè)增加了一對傳輸零點,使濾波器的選擇性得到了極大的優(yōu)化。測試結(jié)果表明,濾波器的中心頻率為2.71GHz,3-dB相對帶寬為4.8%,插入損耗為1.45 dB,兩個可調(diào)傳輸零點,分別位于2.15 GHz和2.85 GHz提高了濾波器的選擇性和阻帶抑制。相關研究成果已經(jīng)發(fā)表于《微波學報》。3.本文提出并研制了一種新型高選擇性高隔離度的射頻雙工器。該雙工器基于緊湊及高品質(zhì)因數(shù)混合諧振腔帶通濾波器。通過源負載耦合和混合電磁耦合的方法,在通帶兩邊分別有兩個可調(diào)的傳輸零點,以及提高雙工器的帶外抑制度。測試結(jié)果表明,該雙工器的工作頻帶是2.36GHz~2.44GHz和2.65GHz~2.75GHz。實測低頻段的插入損耗為1.44dB,隔離度40dB,回波損耗≤-15.8dB,在通帶內(nèi)具有三個傳輸零點位分別位于1.84GHz、2.68GHz和3.2GHz;高頻段的插損為1.48dB,隔離度﹥50dB,回波損耗≤-15.2dB,在通帶內(nèi)具有三個傳輸零點位分別位于1.3GHz、2.23GHz和3.05GHz。實驗表明,該器件具有低插入損耗、良好的回波損耗、端口隔離等優(yōu)良性能。因此,設計的雙工器對于性價比高的射頻收發(fā)系統(tǒng)的整合高效利用。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于IEEE Microwave and Wireless Components Letters。4.采用以上的高Q值混合諧振器帶通濾波器和高隔離度的雙工器,本文設計及研制了整個無線電收發(fā)機射頻前端各模塊電路。該收發(fā)機模塊工作中心頻率分別在2.7GHz和2.4GHz,可支持最大信道帶寬為20MHz。收發(fā)器的設計采用超外差結(jié)構(gòu)和中頻的中心頻率為200MHz。根據(jù)射頻系統(tǒng)性能的總體要求本文確定了收發(fā)機的性能指標,設計了外部本振蕩器模塊的結(jié)構(gòu)。收發(fā)前端的設計是由鏈路仿真驗證,然后在前端主要設備的設計與評估,最后提出了收發(fā)器的性能在幾個測試方案測試。在試驗測試中,發(fā)射鏈路最大輸出功率為14.2dBm,ACPR均小于-42dBc;20Msps碼率的QPSK、16QAM、64QAM信號EVM分別小于2.13%、1.68%、1.28%。接收鏈路最小接收功率為-75dBm,增益大于30dB,輸入1dB壓縮點和三階互調(diào)阻斷點分別大于-14dBm和-8.5dBm,噪聲系數(shù)小于5.7dB。當接受鏈路輸入功率為-40dBm時,20Msps碼率QPSK、16QAM、64QAM信號解調(diào)輸出EVM分別小于3.49%、2.57%、2.3%。測試結(jié)果表明該收發(fā)機射頻前端具有體積小且良好的射頻性能和通道一致性同時可以提高傳輸速率。相關研究成果已經(jīng)投稿至Microwave Journal。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【文章目錄】：
摘要
Abstract
List of Acronyms and Abbreviations
Chapter 1 Introduction
    1.1 Background
        1.1.1 Cognitive Radio
        1.1.2 Physical Architecture of The Cognitive Radio
    1.2 Literature Survey and Motivation
    1.3 The Objectives and Investigation Content
        1.3.1 Investigation Objectives
        1.3.2 The Main Investigation Content
    References
Chapter 2 A Novel Method for Realization High Performance Hybrid ResonatorsBandpass Filter
    2.1 Types of Filters
    2.2 Microwave filers
        2.2.1 Filters With Distributed Components
        2.2.2 Cavity Filters
    2.3 Design of A Compact Low-loss Microwave Bandpass Filter Using New HybridResonator
        2.3.1 Hybrid Resonator
        2.3.2 Hybrid Resonator
        2.3.3 Synthesis of The Coupling Matrix and Coupling Coefficient
        2.3.4 Fabrication and Measurement
    2.4 Conclusion
    References
Chapter 3 Design of A High Selectivity Diplexer Integrated to Shielding Case UsingHigh Q-Factor Bandpass Filters
    3.1 Motivation
    3.2 Design Analysis
        3.2.1 High Unloaded Quality Factor Hybrid Resonator
        3.2.2 Introduce of Transmission Zeros
    3.3 Fabricated and Measured Results
    3.4 Conclusion
    References
Chapter 4 Design of the RF Transceiver Front-end
    4.1 Transceiver Architectures
        4.1.1 Quadrature I/Q Signals
        4.1.2 Direct-Conversion Architecture
        4.1.3 Superheterodyne Architecture
        4.1.4 Low-IF Transceiver Architecture
        4.1.5 Bandpass Sampling Radio Architecture
    4.2 Transceiver Front-end Design Scheme
    4.3 Transmitter RF Front-end Design
        4.3.1 Transmitter Performance Indicators
            4.3.1.1 Maximum Output Power
            4.3.1.2 Intermodulation Distortion （IMD）
            4.3.1.3 Adjacent Channel Power Ration （ACPR）
            4.3.1.4 Error Vector Magnitude （EVM）
        4.3.2 Transmitter RF Front-end Design Target
        4.3.3 Selection of Mixer and Amplifiers
        4.3.4 Local Oscillator Circuit Design
        4.3.5 Measurement Results of The Transmitter RF Front-end
            4.3.5.1 Transmitting Power and P1d B Compression Point Measurement
            4.3.5.2 Third-order Intermodulation Distortion （IMD3） Measurement
            4.3.5.3 Adjacent Channel Power Ratio （ACPR） Measurement
            4.3.5.4 Error Vector Magnitude （EVM） Measurement
        4.3.6 Summarized Performance Results of The Transmitter RF Front-end
    4.4 Receiver Front-end Design
        4.4.1 Receiver Performance Indicators
            4.4.1.1 Noise Figure of Receiver
            4.4.1.2 Sensitivity of Receiver
            4.4.1.3 Spurious-Free Dynamic Range （SFDR） and Blocking Dynamic Range（BDR） of Receiver
        4.4.2 RF Receiver Front-end Design Target
        4.4.3 Low Noise Amplifier Design
        4.4.4 Intermediate Frequency （IF） Filter Design
        4.4.5 IF Amplifier Design
        4.4.6 Designing Receiver RF Front-end Performance Simulation
        4.4.7 Measured Results of The RF Receiver Front-end
            4.4.7.1 Gain Dynamic Range and P1d B Compression Point Measurements
            4.4.7.2 In-band Fluctuations of Gain Flatness Measurement
            4.4.7.3 Third-order Intermodulation Distortion （IMD3） Measurement
            4.4.7.4 Noise Figure Measurement and Receiving Sensitivity
            4.4.7.5 Out-of-band Spurious Measurement
            4.4.7.6 Adjacent Channel Power Ratio （ACPR） Measurement
            4.4.7.7 EVM Accuracy Demodulation Measurement
        4.4.8 Summarized Performance Results of The RF Receiver Front-end
    4.5 Conclusion
    References
Chapter 5 Conclusions
Acknowledgement
Biography
Publications

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 朋毅;劉闖;;一種新型圓腔雙工器的設計[J];火控雷達技術;2015年04期

2 李鴻斌;王曉天;高曉艷;董楠;;一種S頻段同軸雙工器設計[J];航天器工程;2015年01期

3 潘武;;常規(guī)雙工器在業(yè)余2米中繼臺中的應用[J];中國無線電;2015年05期

4 江順喜;殷實;梁國春;宋永民;林身平;;帶回環(huán)雙工器設計[J];微波學報;2014年S1期

5 W.G.Money smith;馬亦卯;;自制70厘米波段雙工器[J];電子制作;2012年01期

6 王波;李勝先;;微波雙工器電路綜合[J];現(xiàn)代電子技術;2012年18期

7 徐中海;;沛縣廣播電視傳輸設備中調(diào)頻雙工器技術的應用[J];甘肅科技;2010年15期

8 李麗;李明武;;一種大功率介質(zhì)雙工器的研制[J];半導體技術;2009年06期

9 巴格那;青春;;調(diào)頻多工器原理及其在841臺的應用[J];內(nèi)蒙古廣播與電視技術;2008年03期

10 薛雙富;王會軍;馮雪;;電視發(fā)射天線八、十頻道雙工器的制作[J];內(nèi)蒙古廣播與電視技術;2006年04期

相關博士學位論文 前10條

1 黎重孝（LE Trong Hieu）;集成屏蔽結(jié)構(gòu)的微帶—短路同軸線混合諧振濾波器研究及應用[D];東南大學;2018年

2 陳世勇;無線通信系統(tǒng)中的微波部件研究[D];重慶大學;2006年

3 吳澤威;高功率毫米波準光傳輸器件研究[D];電子科技大學;2015年

4 張永亮;微波無源器件綜合新技術及其計算機輔助調(diào)試的研究[D];西安電子科技大學;2013年

5 周文勝;多工器理論與實現(xiàn)[D];大連海事大學;2001年

6 李國林;高功率微波多路耦合輸出的研究[D];國防科學技術大學;2010年

7 陳建忠;濾波微波器件的研究與設計[D];西安電子科技大學;2013年

8 王瑞;微波無源器件綜合與診斷技術研究[D];電子科技大學;2012年

9 楊帥;微波多模諧振理論及其在濾波器設計中的應用研究[D];西安電子科技大學;2016年

10 李鵬;基片集成波導平衡式濾波電路研究[D];南京理工大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 鄧飛;多頻可調(diào)腔體濾波器和雙工器研究[D];華南理工大學;2018年

2 張敏;微波有耗濾波器與微波雙工器研究[D];西安電子科技大學;2018年

3 萬開奇;一種基于LTCC的雙工器設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2018年

4 周藝方;小型化低損耗雙工器研究[D];電子科技大學;2018年

5 鄒濤;太赫茲雙工器研究[D];電子科技大學;2018年

6 楊泰;高功率容量薄膜體聲波雙工器的研究與設計[D];電子科技大學;2018年

7 樂翔;太赫茲功分器與雙工器的研究[D];電子科技大學;2018年

8 喬曼;TVWS Repeater關鍵部件研制[D];電子科技大學;2018年

9 黃巍;面向無線通信的高性能平面雙工器研究[D];華東交通大學;2018年

10 鄭炳龍;多模雙工器與濾波天線的研究[D];華南理工大學;2018年

本文編號：2852538