本文關(guān)鍵詞：BGAN通信系統(tǒng)中移動(dòng)終端射頻前端器件的設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,海事衛(wèi)星通信在生活中的用途越來越大。BGAN業(yè)務(wù)在中國(guó)投入使用以來,經(jīng)歷了冰雪災(zāi)害救災(zāi)、汶川地震救災(zāi)、新疆和田地震救災(zāi)、索馬里護(hù)航等特殊應(yīng)用的考驗(yàn),受到了各界的高度肯定。作為現(xiàn)有公眾網(wǎng)絡(luò)的延伸和應(yīng)急通信系統(tǒng),海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)必將在我國(guó)邊遠(yuǎn)地區(qū)通信和應(yīng)急通信方面發(fā)揮巨大作用。2014年8月,國(guó)際海事衛(wèi)星組織北京辦公室的成立進(jìn)一步為深化與中國(guó)的長(zhǎng)期合作奠定了基礎(chǔ)。2015年10月,習(xí)近平主席參觀了英國(guó)衛(wèi)星通訊公司INMARSAT,足以證明國(guó)家對(duì)于衛(wèi)星通信的重視,這次參觀可能會(huì)引發(fā)市場(chǎng)對(duì)整個(gè)衛(wèi)星通信行業(yè)的關(guān)注。本文緊緊圍繞海事衛(wèi)星移動(dòng)終端射頻前端展開研究,設(shè)計(jì)出了應(yīng)用于海事衛(wèi)星移動(dòng)終端的寬頻圓極化天線、雙工器和低噪聲放大器。寬頻圓極化天線采用層疊式微帶貼片天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),層疊式貼片天線為方形的對(duì)稱兩層結(jié)構(gòu),中間增加了空氣層,從而實(shí)現(xiàn)了天線的寬頻帶特性；該天線采用縫隙耦合正交雙饋的方法實(shí)現(xiàn)圓極化,耦合縫隙采用了"Hour-Glass"型縫隙,進(jìn)一步增加了阻抗匹配帶寬,并增加了耦合能量；饋電線采用了便于調(diào)試匹配的枝節(jié)微帶線。為了增加天線的增益,以該層疊式微帶貼片天線作為單元天線,組成了2×2的天線陣。由于單元天線為正交雙饋圓極化天線,故2×2的天線陣需要采用一分八的等分功分器進(jìn)行饋電。一分八等分功分器采用七個(gè)一分二等分威爾金森功分器適當(dāng)級(jí)聯(lián)而成,其帶寬較寬,性能良好。圓極化饋電所需的相位關(guān)系通過寬帶移相器來實(shí)現(xiàn),通過引入平行開路線、短路線的方式實(shí)現(xiàn)了90度的寬頻相移。雙工器由上、下行頻帶的濾波器連接而成,濾波器采用在開口諧振環(huán)上加載一個(gè)階躍阻抗諧振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),通過在頻帶內(nèi)引入一個(gè)可控的零點(diǎn),成功地實(shí)現(xiàn)了小型化和高帶外抑制特性。低噪聲放大器采用Avago公司的ATF54143晶體管進(jìn)行設(shè)計(jì),通過對(duì)前級(jí)采用低通濾波匹配,對(duì)后級(jí)采用高通濾波匹配的方法,實(shí)現(xiàn)了在保證低噪聲特性的前提下增加增益平坦度的目標(biāo),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。本文采用理論設(shè)計(jì)與電磁仿真軟件仿真相結(jié)合的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),并根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)寬頻圓極化天線陣、雙工器、低噪聲放大器進(jìn)行了加工與測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的寬頻圓極化天線陣的3dB軸比角度范圍最大可以達(dá)到120。,增益達(dá)到了10.9dBi,且方向性良好。在工作頻帶范圍內(nèi),雙工器的回波損耗均在10dB以上,隔離度基本都在30dB以上；低噪聲放大器的增益大于14dB,且曲線很平坦,噪聲系數(shù)為1.4dB,性能良好,基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：射頻前端 圓極化天線陣 雙工器 低噪聲放大器
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 BGAN系統(tǒng)簡(jiǎn)介11
• 1.2 本文的研究背景和意義11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 圓極化天線的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 雙工器的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 低噪聲放大器的研究現(xiàn)狀15
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排15-17
• 第2章 射頻前端圓極化天線的設(shè)計(jì)17-51
• 2.1 微帶天線的基本理論和圓極化技術(shù)17-20
• 2.1.1 微帶天線的基本結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 微帶天線的饋電方式18-19
• 2.1.3 微帶天線的圓極化技術(shù)19-20
• 2.2 圓極化單元天線的設(shè)計(jì)20-30
• 2.3 一分八功分移相饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)30-38
• 2.3.1 威爾金森功分器的基本原理30-31
• 2.3.2 一分八功分移相網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和仿真31-38
• 2.4 圓極化天線陣的設(shè)計(jì)與仿真38-45
• 2.4.1 天線陣的基本理論38-40
• 2.4.2 BGAN圓極化天線陣的設(shè)計(jì)40-45
• 2.5 BGAN圓極化天線陣的加工和測(cè)試45-49
• 2.6 本章小結(jié)49-51
• 第3章 射頻前端微帶雙工器的設(shè)計(jì)51-71
• 3.1 雙工器和濾波器的基本知識(shí)51-59
• 3.1.1 雙工器的基本理論51-54
• 3.1.2 濾波器的基本知識(shí)54-55
• 3.1.3 開口諧振環(huán)的基本原理55-57
• 3.1.4 階躍阻抗諧振器的基本原理57-59
• 3.2 雙模開口諧振環(huán)濾波器的設(shè)計(jì)59-63
• 3.2.1 單模SRR單腔模型的仿真59-61
• 3.2.2 雙模帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真61-63
• 3.3 雙工器的設(shè)計(jì)和仿真63-65
• 3.4 雙工器的加工和測(cè)試65-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 第4章 射頻前端低噪聲放大器的設(shè)計(jì)71-87
• 4.1 低噪聲放大器的基本理論71-74
• 4.1.1 低噪聲放大器的主要技術(shù)指標(biāo)71-73
• 4.1.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)和輸入駐波比的關(guān)系73-74
• 4.2 低噪聲放大器的設(shè)計(jì)和仿真74-83
• 4.2.1 晶體管的選擇和直流偏置電路的設(shè)計(jì)74-76
• 4.2.2 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)76-78
• 4.2.3 匹配電路設(shè)計(jì)78-80
• 4.2.4 放大電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)80-82
• 4.2.5 PCB版圖設(shè)計(jì)82-83
• 4.3 低噪聲放大器的加工和測(cè)試83-85
• 4.4 本章小結(jié)85-87
• 第5章 總結(jié)和展望87-89
• 5.1 總結(jié)87-88
• 5.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 作者簡(jiǎn)介95

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