目前,第五代移動(dòng)通信(5G)已成為全世界移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大規(guī)模MIMO技術(shù)作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一,可大幅提高頻譜效率和系統(tǒng)容量。本文針對(duì)5G大規(guī)模MIMO數(shù)字多波束陣測(cè)量系統(tǒng)中的射頻收發(fā)信機(jī)開(kāi)展研究,主要工作如下:設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于5G大規(guī)模MIMO數(shù)字多波束陣測(cè)量系統(tǒng)的3.5GHz頻段四通道射頻收發(fā)信機(jī),TDD的雙工方式,支持100MHz帶寬。該四通道射頻收發(fā)信機(jī)使用高度集成的直接變頻寬帶射頻收發(fā)芯片AD9371,可拼接形成64通道大規(guī)模MIMO射頻收發(fā)系統(tǒng)。結(jié)合系統(tǒng)的指標(biāo)要求,本文設(shè)計(jì)了接收機(jī)前端以滿足動(dòng)態(tài)范圍的要求,同時(shí)還設(shè)計(jì)了發(fā)射機(jī)前端以提高輸出功率。通過(guò)ADS軟件仿真驗(yàn)證了接收機(jī)前端和發(fā)射機(jī)前端的設(shè)計(jì)的合理性,并對(duì)低噪聲放大器、功率放大器、濾波器等射頻器件進(jìn)行了仿真與測(cè)試。另外,還給出了系統(tǒng)時(shí)鐘模塊和電源模塊的設(shè)計(jì)方案。在仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,制作了四通道射頻收發(fā)信機(jī)的實(shí)物并進(jìn)行了測(cè)試。接收機(jī)前端的增益約為28.5dB,100MHz帶寬內(nèi)增益平坦度為0.73dB,噪聲系數(shù)小于3dB;接收機(jī)整機(jī)在100MHz帶寬內(nèi)的單音信號(hào)邊帶抑制比小于-78.4dBc,直流偏移小于-76.8dBFS,線性動(dòng)態(tài)范圍為70dB。發(fā)射機(jī)整機(jī)在100MHz帶寬內(nèi)增益平坦度為0.93dB,單音信號(hào)的邊帶抑制比在-50.2dBc以下,載波抑制比在-64.5dBc以下。對(duì)于符號(hào)速率80Msps的64QAM調(diào)制信號(hào),發(fā)射機(jī)上下相鄰信道的ACPR分別為-57.8dBc和-60.5dBc;另外還測(cè)試了發(fā)射機(jī)的調(diào)制精度,符號(hào)速率20Msps的QPSK、16QAM、64QAM調(diào)制信號(hào)的EVM分別為1.21%、1.01%、0.78%,符號(hào)速率80Msps的QPSK、16QAM、64QAM調(diào)制信號(hào)的EVM分別為2.55%、2.41%、2.20%。以上測(cè)試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的射頻收發(fā)信機(jī)性能良好、符合設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN929.5
【部分圖文】：

科學(xué)基金委重大儀器專(zhuān)項(xiàng)：“5G 大規(guī)模”（61627801）。項(xiàng)目要求設(shè)計(jì) 64 通道的頻段，帶寬 100MHz，TDD 的雙工方式。射頻板大小需和天線陣大小匹配，單個(gè)通一個(gè)難點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)包括天線陣列、射頻頻部分由 16 塊 4 通道的子陣組成，每個(gè)電源，實(shí)現(xiàn)四通道的射頻收發(fā)；FPGA 控實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻板的一些芯片進(jìn)行控制，同時(shí)，通過(guò)光纜將每個(gè)通道的基帶信號(hào)傳輸?shù)剑瑸槊總�(gè)收發(fā)信機(jī)提供射頻本振，同時(shí)還 SMP 射頻同軸連接器和天線板直插連接A Mezzanine Card）連接器連接；本振板。圖 2-7 為大規(guī)模 MIMO 射頻收發(fā)系統(tǒng)四

圖 3-6AD9371 功能框圖[46]含有三個(gè)小數(shù) N 分頻射頻鎖相環(huán)（Phase Lock Loop，PLL測(cè)接收機(jī)提供射頻本振。這三個(gè) PLL 的壓控振蕩器（Volta）和環(huán)路濾波器（Loop Filter，LF）均內(nèi)置在芯片，無(wú)外部性穩(wěn)壓器（Low Dropout Regulator，LDO）也集成在芯片中

圖 3-13 接收機(jī)前端鏈路仿真使用 ADS2011 的 S 參數(shù)仿真可以得到接收機(jī)前端電路的增益仿真結(jié)果和噪聲系數(shù)仿真結(jié)果，如圖 3-14 和圖 3-15 所示�？梢钥闯觯邮諜C(jī)前端在 3.5GHz 的 100MHz 帶寬內(nèi)，增益約為 28.5dB，噪聲系數(shù)小于 2.2dB，滿足設(shè)計(jì)要求。
【參考文獻(xiàn)】

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1 尤肖虎;潘志文;高西奇;曹淑敏;鄔賀銓;;5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J];中國(guó)科學(xué):信息科學(xué);2014年05期

2 王彥,曹鵬,費(fèi)元春;數(shù)字中頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電訊技術(shù);2004年05期

本文編號(hào)：2838458