5G数字多波束阵射频收发信机的研制

发布时间：2020-10-12 23:54

　　 目前,第五代移动通信(5G)已成为全世界移动通信领域的研究热点。大规模MIMO技术作为5G的关键技术之一,可大幅提高频谱效率和系统容量。本文针对5G大规模MIMO数字多波束阵测量系统中的射频收发信机开展研究,主要工作如下:设计并实现了应用于5G大规模MIMO数字多波束阵测量系统的3.5GHz频段四通道射频收发信机,TDD的双工方式,支持100MHz带宽。该四通道射频收发信机使用高度集成的直接变频宽带射频收发芯片AD9371,可拼接形成64通道大规模MIMO射频收发系统。结合系统的指标要求,本文设计了接收机前端以满足动态范围的要求,同时还设计了发射机前端以提高输出功率。通过ADS软件仿真验证了接收机前端和发射机前端的设计的合理性,并对低噪声放大器、功率放大器、滤波器等射频器件进行了仿真与测试。另外,还给出了系统时钟模块和电源模块的设计方案。在仿真设计的基础上,制作了四通道射频收发信机的实物并进行了测试。接收机前端的增益约为28.5dB,100MHz带宽内增益平坦度为0.73dB,噪声系数小于3dB;接收机整机在100MHz带宽内的单音信号边带抑制比小于-78.4dBc,直流偏移小于-76.8dBFS,线性动态范围为70dB。发射机整机在100MHz带宽内增益平坦度为0.93dB,单音信号的边带抑制比在-50.2dBc以下,载波抑制比在-64.5dBc以下。对于符号速率80Msps的64QAM调制信号,发射机上下相邻信道的ACPR分别为-57.8dBc和-60.5dBc;另外还测试了发射机的调制精度,符号速率20Msps的QPSK、16QAM、64QAM调制信号的EVM分别为1.21%、1.01%、0.78%,符号速率80Msps的QPSK、16QAM、64QAM调制信号的EVM分别为2.55%、2.41%、2.20%。以上测试结果表明所设计的射频收发信机性能良好、符合设计要求。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

科学基金委重大仪器专项：“5G 大规模”（61627801）。项目要求设计 64 通道的频段，带宽 100MHz，TDD 的双工方式。射频板大小需和天线阵大小匹配，单个通一个难点。整个系统包括天线阵列、射频频部分由 16 块 4 通道的子阵组成，每个电源，实现四通道的射频收发；FPGA 控实现对射频板的一些芯片进行控制，同时，通过光缆将每个通道的基带信号传输到，为每个收发信机提供射频本振，同时还 SMP 射频同轴连接器和天线板直插连接A Mezzanine Card）连接器连接；本振板。图 2-7 为大规模 MIMO 射频收发系统四

图 3-6AD9371 功能框图[46]含有三个小数 N 分频射频锁相环（Phase Lock Loop，PLL测接收机提供射频本振。这三个 PLL 的压控振荡器（Volta）和环路滤波器（Loop Filter，LF）均内置在芯片，无外部性稳压器（Low Dropout Regulator，LDO）也集成在芯片中

图 3-13 接收机前端链路仿真使用 ADS2011 的 S 参数仿真可以得到接收机前端电路的增益仿真结果和噪声系数仿真结果，如图 3-14 和图 3-15 所示。可以看出，接收机前端在 3.5GHz 的 100MHz 带宽内，增益约为 28.5dB，噪声系数小于 2.2dB，满足设计要求。
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 尤肖虎;潘志文;高西奇;曹淑敏;邬贺铨;;5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J];中国科学:信息科学;2014年05期

2 王彦,曹鹏,费元春;数字中频接收机的设计与实现[J];电讯技术;2004年05期

本文编号：2838458