宽频段MIMO系统射频前端设计与实现

发布时间：2017-05-12 09:04

  本文关键词：宽频段MIMO系统射频前端设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的迅速发展,新一代无线通信面临着高速率、高可靠性的挑战。为适应新一代无线通信的要求,多天线、小型化和可重构是未来软件无线电SDR(Software Defined Radio)的发展趋势。射频前端作为无线通信系统中关键部分,其性能将会影响整个通信系统的性能。多通道、小型化和可重构的射频前端是无线通信射频前端的发展方向。本论文针对未来无线通信系统的发展趋势设计并实现了一款宽频段、小体积、可重构的2发2收射频前端板卡。本设计采用射频集成芯片和零中频的方案来满足宽频段、小型化和可重构的要求。并且使用标准FMC(FPGA Mezzanine Card)板卡结构可以应用于目前大部分主流基带处理板卡。具体工作内容包括:第一,研究了无线通信系统发展现状,总结了其结构特点与关键技术。并且介绍了MIMO通信系统的基本结构和通信特点。在分析了无线通信系统射频前端的发展状况和和结构后对MIMO通信系统射频前端提出了功能和性能上的需求。第二,根据需求指标对射频前端板卡进行了总体设计。在分析和计算了射频前端指标之后确定了射频板卡使用零中频结构方案。对射频前端的发射功率、增益、噪声系数等各项指标进行了分析和计算,并且对射频前端的两个关键指标镜像和本振泄露抑制设计了数字校准方案。最后,射频板卡各部分的电路设计,详细考虑了发射信号放大、接收低噪放和射频微带线的设计。同时对元器件的布局和射频屏蔽进行了充分的分析和设计。完成宽频段MIMO射频前端板卡的实现,并搭建硬件平台对射频板卡的功能和性能指标进行详细的测试。论文设计和实现了一款宽频段、小体积、可重构的射频前端板卡。板卡包含2条完整的收发链路可应用于MIMO通信。该射频前端可应用于多种无线通信应用场景,对无线通信技术的发展具有重要的价值和意义。
【关键词】：射频前端 无线通信 宽频段 MIMO
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 缩略词表13-14
• 主要数学符号表14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 无线通信系统发展概况15-16
• 1.2 新一代无线通信技术16-18
• 1.2.1 MIMO通信技术概述16-17
• 1.2.2 MIMO通信系统模型17-18
• 1.3 主要贡献18
• 1.4 研究内容及结构安排18-21
• 第二章 无线通信射频前端发展状况21-27
• 2.1 无线通信发展状况21-22
• 2.2 软件无线电结构22
• 2.3 无线通信系统射频前端结构22-26
• 2.3.1 超外差接收机射频前端23-24
• 2.3.2 零中频接收机24-25
• 2.3.3 射频前端结构比较25-26
• 2.4 小结26-27
• 第三章 射频前端需求分析27-35
• 3.1 射频前端总体需求分析27-29
• 3.1.1 应用场景分析27-28
• 3.1.2 收发通道数28
• 3.1.3 参考时钟需求分析28
• 3.1.4 收发模式需求分析28
• 3.1.5 板卡接.与结构需求分析28-29
• 3.2 射频板卡功能需求29-30
• 3.2.1 发射机功能需求29-30
• 3.2.2 接收机功能需求30
• 3.3 射频前端发射性能需求30-32
• 3.3.1 频率覆盖范围31
• 3.3.2 发射功率需求31-32
• 3.3.3 发射杂散需求32
• 3.3.4 本振和镜像抑制需求32
• 3.4 射频前端接收性能需求32-33
• 3.5 射频前端接.需求33-34
• 3.5.1 射频模拟接.需求33
• 3.5.2 数字接.需求33-34
• 3.6 小结34-35
• 第四章 宽频段MIMO系统射频前端设计35-49
• 4.1 概述35
• 4.2 系统结构设计35-36
• 4.2.1 数字中频结构方案35-36
• 4.2.2 零中频结构方案36
• 4.3 方案比较选择36-37
• 4.4 系统结构设计37-38
• 4.4.1 接收通道结构38
• 4.4.2 发射通道结构38
• 4.5 镜像和本振泄露抑制设计38-42
• 4.5.1 镜像干扰38-40
• 4.5.2 本振泄露干扰40
• 4.5.3 数字校准设计40-42
• 4.6 本振参数设计42-43
• 4.7 发射放大器参数设计43-46
• 4.7.1 放大器的 1dB功率压缩点43-44
• 4.7.2 放大器的三阶交调指标44-46
• 4.8 接收低噪放设计46-47
• 4.9 接收机灵敏度47
• 4.10 接收机动态范围和AGC47-48
• 4.11 小结48-49
• 第五章 宽频段MIMO系统射频前端实现49-66
• 5.1 收发链路电路实现49-50
• 5.1.1 主芯片选择49-50
• 5.2 射频接.的匹配50-52
• 5.2.2 射频发射.的匹配51-52
• 5.2.3 射频接收接.的匹配52
• 5.3 多板同步实现52-54
• 5.4 时钟源设计54-56
• 5.4.1 晶振的选择54-55
• 5.4.2 时钟的倍频55
• 5.4.3 多参考时钟选择55-56
• 5.5 发射输出信号放大56-59
• 5.6 低噪放电路设计59-60
• 5.7 电源电路设计60-61
• 5.7.1 电源供电统计60-61
• 5.7.2 1.3V电源电路设计61
• 5.7.3 5V电源设计61
• 5.8 射频微带线设计61-65
• 5.8.1 射频板材的选择62-64
• 5.8.2 微带线尺寸设计64
• 5.8.3 布局与屏蔽设计64-65
• 5.9 小结65-66
• 第六章 性能测试与分析66-77
• 6.1 引言66
• 6.2 板卡实物及硬件平台的搭建66-67
• 6.3 电源测试67-68
• 6.4 发射功率68-70
• 6.4.1 测试步骤68
• 6.4.2 测试结果68-70
• 6.5 发射OIP3测试70-72
• 6.6 发射镜像和本振抑制测试72-74
• 6.6.1 测试步骤72-73
• 6.6.2 测试结果73-74
• 6.7 接收性能测试74-76
• 6.7.1 测试步骤74-75
• 6.7.2 测试结果75-76
• 6.8 小结76-77
• 第七章 结束语77-79
• 7.1 本文总结及主要贡献77
• 7.2 下一步工作的建议77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 个人简历82-83
• 攻读硕士学位期间的参加项目83-84
• 学位论文评审后修改说明表84-85
• 学位论文答辩后勘误修订说明表85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵苏鉴,粟欣,姚彦;宽带软件无线电接收机解决方案[J];无线通信技术;2003年02期

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本文编号：359318