本文關(guān)鍵詞： 多端口前端 六端口結(jié) 補(bǔ)償電容 節(jié)數(shù)擴(kuò)展　出處：《杭州電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,信息交換成為人類社會最基本的需求,各類無線通信產(chǎn)品在日常生活中越來越普及,它們將整個世界連成一個整體,為人類生活提供便利。在整個通信過程中,通信標(biāo)準(zhǔn)和信號占用的頻帶隨著應(yīng)用場景的不同也是各不相同的。為了有效傳輸信號,通信系統(tǒng)需要采用不同的調(diào)制方式,這就意味著需要不同硬件結(jié)構(gòu)的接收機(jī),硬件成本也會相應(yīng)提高。將軟件無線電技術(shù)(Software Defined Radio,SDR)應(yīng)用于直接變頻接收機(jī)能夠?qū)Σ煌瑯?biāo)準(zhǔn)、頻帶以及調(diào)制方式的信號進(jìn)行解調(diào),在很大程度上降低了硬件結(jié)構(gòu)和成本,當(dāng)然也存在著一些問題,如自混頻和I/Q支路失配等。將多端口技術(shù)應(yīng)用到SDR接收機(jī)前端,不僅能夠直接實現(xiàn)射頻信號和基帶信號之間的轉(zhuǎn)換,省去混頻器等高成本器件的使用,而且由于輸入端口之間的隔離度較高還能在一定程度上消除自混頻現(xiàn)象,因此多端口接收機(jī)受到了廣泛的關(guān)注和研究。論文主要包括的內(nèi)容有:1、闡述了多端口前端的相關(guān)理論,對二極管檢波電路和加性傳感過程進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上分析推導(dǎo)了多端口傳感網(wǎng)絡(luò)的原理,重點分析計算了六端口技術(shù)的原理和信號解調(diào)過程,為后續(xù)多端口前端的優(yōu)化設(shè)計提供了理論支撐。2、優(yōu)化設(shè)計了組成多端口結(jié)的微波器件,包括一種頻帶范圍為4~20GHz的四節(jié)橢圓威爾金森功分器,在單節(jié)窄帶功分器的基礎(chǔ)上,通過傳輸線的節(jié)數(shù)擴(kuò)展和形狀變換擴(kuò)展了工作帶寬,減小了傳輸損耗。還優(yōu)化設(shè)計了兩種3dB的寬帶定向耦合器,一種是基于補(bǔ)償電容技術(shù)的頻帶范圍為2~8GHz的交叉串聯(lián)耦合器,將各節(jié)耦合線不連續(xù)處產(chǎn)生的寄生阻抗效應(yīng)降到了最低,有效提升了耦合器的性能;另一種為基于節(jié)數(shù)擴(kuò)展和漸變形狀的微帶縫隙耦合器,將頻帶范圍擴(kuò)展為2~20GHz,提升了耦合器在寬頻帶內(nèi)的性能。最后還從加工的角度分別對改進(jìn)設(shè)計的功分器和耦合器進(jìn)行容差性能分析,為后續(xù)加工提供一定的參考價值。3、從六端口結(jié)的帶寬和性能方面著手,利用改進(jìn)后的功分器和耦合器實現(xiàn)了兩種六端口結(jié)的優(yōu)化設(shè)計,一種為由寬帶威爾金森功分器和改進(jìn)的交叉串聯(lián)耦合器組成的2.5~8GHz的寬帶六端口結(jié),通過節(jié)數(shù)擴(kuò)展和補(bǔ)償電容技術(shù)有效提升六端口結(jié)的整體性能,另一種為由寬帶威爾金森功分器和縫隙耦合器組成的6~20GHz的寬帶六端口結(jié),通過節(jié)數(shù)擴(kuò)展和形狀變換有效提升了六端口的工作頻帶,最后經(jīng)過仿真結(jié)果以及性能指標(biāo)對比,驗證了改進(jìn)后的多端口結(jié)的性能。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, information exchange has become the most basic needs of human society. All kinds of wireless communication products are becoming more and more popular in daily life, they will connect the whole world into a whole. In the whole communication process, the communication standard and the frequency band occupied by the signal are different with the application scenario. In order to transmit the signal effectively. Communication systems need different modulation methods, which means that different hardware structures are needed. The hardware cost will also increase accordingly. The application of Software Defined Radio SDRs to direct frequency conversion receivers can be applied to different standards. The demodulation of frequency band and modulation signal reduces the hardware structure and cost to a great extent, and there are some problems. Such as self-mixing and I / Q branch mismatch. The application of multi-port technology to the front end of SDR receiver can not only directly realize the conversion between RF signal and baseband signal, but also eliminate the use of high-cost devices such as mixer. And because of the high isolation between the input ports can eliminate the phenomenon of self-mixing to a certain extent, the multi-port receiver has received extensive attention and research. The main content of this paper includes: 1. The related theory of multi-port front-end is expounded, the diode detection circuit and additive sensing process are analyzed, and the principle of multi-port sensor network is analyzed and deduced. The principle of the six-port technology and the signal demodulation process are analyzed and calculated, which provides theoretical support for the optimization design of the follow-up multi-port front-end, and optimizes the design of the microwave device composed of the multi-port junction. It includes a four-section elliptical Wilkinson power divider with a frequency band range of 420 GHz. Based on the single-section narrow-band power divider, the bandwidth is extended by the section number expansion and shape transformation of the transmission line. The transmission loss is reduced. Two kinds of broadband directional couplers with 3dB are optimized. One is a cross-series coupler with a frequency band of 2GHz and 8GHz based on the compensation capacitance technology. The parasitic impedance effect caused by the discontinuity of each coupling line is reduced to the minimum, and the performance of coupler is improved effectively. The other is a microstrip slot coupler based on section number expansion and gradual shape, which extends the frequency band to 2o 20GHz. Finally, the tolerance performance of the improved power divider and coupler is analyzed from the point of view of machining, which provides a certain reference value for further processing. From the aspect of bandwidth and performance of six-port junction, the optimized design of two kinds of six-port junction is realized by using improved power divider and coupler. A broad band six-port junction consisting of a wideband Wilkinson splitter and an improved crossover series coupler is proposed to effectively improve the overall performance of the six-port junction by means of section expansion and compensation capacitance technology. The other is a 620GHz broadband six-port junction composed of a wideband Wilkinson splitter and a slot coupler, which effectively enhances the working band of the six-port by means of section expansion and shape transformation. Finally, the performance of the improved multiport junction is verified by the simulation results and performance comparison.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN851

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