【摘要】：毫米波前端通信系統(tǒng)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達(dá)的今天可謂是占有舉足輕重的地位，隨著高清晰度電視的廣泛應(yīng)用，如高清機(jī)頂盒、藍(lán)光DVD播放機(jī)、個(gè)人手持設(shè)備與個(gè)人電腦之間的海量數(shù)據(jù)交互以及無(wú)線顯示等應(yīng)用都對(duì)無(wú)線高速傳輸提出了挑戰(zhàn)。這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了目前無(wú)線通信系統(tǒng)所提供的傳輸能力。因此，必須通過(guò)新型的無(wú)線通信技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足這些應(yīng)用的需求。這些應(yīng)用主要是在2~20米范圍內(nèi)提供傳輸速率高達(dá)幾吉比特每秒甚至幾十吉比特每秒的無(wú)線傳輸。60GHz毫米波技術(shù)為這種高速傳輸提供了有效的手段。本文主要就是研究60GHz毫米波通信前端系統(tǒng)集成技術(shù)的研究與應(yīng)用。 首先論文根據(jù)毫米波的特點(diǎn)與應(yīng)用，簡(jiǎn)要介紹了毫米波頻段的物理特性，在各領(lǐng)域中的應(yīng)用與優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合毫米波通信前端的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及與之相關(guān)的應(yīng)用研究，介紹了毫米波頻段在通信、軍事、醫(yī)學(xué)、汽車(chē)電子等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)以及廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展方向。 結(jié)合傳輸線與微帶線的相關(guān)理論，論文介紹了微帶帶通濾波器的工作原理與設(shè)計(jì)思路，并且在傳統(tǒng)平行耦合帶通濾波器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了zigzag帶通濾波器，進(jìn)而優(yōu)化了帶通濾波器的面積與性能。同時(shí)介紹了微帶-波導(dǎo)探針過(guò)渡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真以及微帶陣列天線的設(shè)計(jì)方法與仿真。此外結(jié)合有源器件理論對(duì)倍頻器、混頻器、低噪聲放大器進(jìn)行了選取。 在濾波器、微帶-波導(dǎo)探針過(guò)渡結(jié)構(gòu)、微帶陣列天線等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了毫米波八倍頻源。毫米波八倍頻源在功能上要求實(shí)現(xiàn)信號(hào)的八倍頻，并通過(guò)微帶-波導(dǎo)過(guò)渡結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。結(jié)合自身?xiàng)l件與實(shí)驗(yàn)室條件，采用混合集成電路形式，將7.25~8GHz的信號(hào)倍頻至毫米波頻段。該毫米波八倍頻源主要由四倍頻芯片，30GHz頻段帶通濾波器，二倍頻芯片，60GHz頻段帶通濾波器，微帶-波導(dǎo)過(guò)渡結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 本課題重點(diǎn)將60GHz毫米波收發(fā)前端子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試作為論文的主要工作。毫米波前端通信子系統(tǒng)要求完成收發(fā)通信、上變頻、下變頻等功能。收發(fā)子系統(tǒng)鏈路結(jié)構(gòu)相似，主要由四倍頻電路、濾波器、亞諧波混頻器、低噪聲放大器、微帶陣列天線組成。接收前端子系統(tǒng)與發(fā)射前端子系統(tǒng)均采用亞諧波混頻的方式，接收子系統(tǒng)將射頻信號(hào)與四倍頻后的本振信號(hào)進(jìn)行亞諧波下變頻產(chǎn)生中頻信號(hào)，發(fā)射子系統(tǒng)則將未調(diào)制的中頻基帶信號(hào)與四倍頻后的本振信號(hào)進(jìn)行亞諧波上變頻產(chǎn)生射頻信號(hào)。 論文分析了八倍頻源以及毫米波收發(fā)前端子系統(tǒng)的種類(lèi)與性能指標(biāo)，由此提出設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案采用軟件仿真的方法分析了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。接著重點(diǎn)分析了八倍頻源與毫米波前端收發(fā)子系統(tǒng)所涉及的各種有源無(wú)源電路的原理、指標(biāo)、設(shè)計(jì)方法與性能驗(yàn)證。在完成仿真設(shè)計(jì)后，對(duì)八倍頻源、毫米波收發(fā)前端子系統(tǒng)的版圖以及外圍機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與布局，以減小信號(hào)的輻射與干擾。設(shè)計(jì)完成后經(jīng)過(guò)加工得到的實(shí)物硬件，通過(guò)組裝、貼片、鍵合來(lái)實(shí)現(xiàn)電路連接與系統(tǒng)功能，最后進(jìn)行實(shí)際測(cè)試并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)測(cè)試分析得出結(jié)論，八倍頻源的輸出功率在誤差范圍內(nèi)基本滿(mǎn)足預(yù)期指標(biāo)，毫米波收發(fā)前端子系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了收發(fā)通信，上變頻，下變頻功能。 綜上所述，，論文完成了八倍頻源以及毫米波收發(fā)前端子系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，并達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但也存在一些問(wèn)題與不足，最后對(duì)測(cè)試以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足做了補(bǔ)充和綜合分析，并且提出了一些改進(jìn)措施，作為今后工作的努力方向。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN928

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2530412