宽带零中频接收机IQ不平衡校准技术研究与实现

发布时间：2017-06-26 00:01

  本文关键词：宽带零中频接收机IQ不平衡校准技术研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统超外差接收机相比,零中频接收机电路结构简单、易于集成、成本与功耗较低,更加适用于消费类电子产品及多模通信平台,近年来获得了极为广泛的关注与研究。零中频接收机的主要缺点在于性能较差,其性能受制于自身硬件结构带来的缺陷,尤其是由于器件不匹配和电路PCB布局误差导致的IQ不平衡。目前,对零中频接收机IQ不平衡校准的研究多集中在窄带信号校准,此时认为接收机的不平衡度在整个接收带宽内不变。在宽带应用中,接收机的不平衡度会呈现出频率相关性,即在接收带宽内随频率而变化,此时不平衡的校准更加困难。随着接收机带宽的不断增加,宽带零中频接收机的IQ不平衡校准亟待解决。本文设计并实现了宽带零中频接收机IQ不平衡校准方案,具体内容如下:第一,对论文实现硬件平台—手持式软件无线电平台接收机的IQ不平衡进行测试与分析。通过测试,分析平台30~88MHz接收频段内的IQ不平衡的特性,验证了宽带零中频接收机IQ不平衡的频率相关性;第二,完成数字域宽带IQ不平衡校准方案设计。利用基于统计特性的盲估计校准算法原理,设计出一种“半盲”的窄带信号数字域不平衡参数估计及校准方案;以窄带信号数字域校准方案为基础,利用插值算法构造校准FIR滤波器完成宽带校准方案设计,同时利用仿真分析并考虑可实现性选择了合适的插值算法与插值阶数;利用仿真的办法分析了宽带校准方案的性能,并进行了参数优化;第三,根据手持式软件无线电平台接收机的特点,实现宽带IQ不平衡校准方案。对30~88MHz的接收带宽进行频段划分,设计各子频段校准特征参数的提取过程;设计可变系数的校准FIR滤波器,利用其完成了校准方案的FPGA实现,方案的实现具有复杂度低、资源消耗少的特点;第四,测试与分析宽带校准方案的不平衡校准效果。对比测试30MHz~88MHz接收频段内校准前后的镜像抑制比差异,根据最终测试结果,本校准方案可将接收机接收带宽内的镜像抑制比提高到43dB以上;根据校准前后的镜像抑制比变化趋势,对影响方案性能的因素进行了分析。论文设计与实现了宽带零中频接收机IQ不平衡校准,通过在手持式软件无线电平台上的测试,验证了方案的可行性。论文对校准宽带接收机的频率相关IQ不平衡具有一定的参考意义。
【关键词】：零中频接收机 宽带 频率相关 IQ不平衡校准
【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】：TN851
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 论文主要贡献16
• 1.3 研究内容与安排16-19
• 第二章 零中频接收机IQ不平衡校准技术现状19-31
• 2.1 射频接收机19-22
• 2.1.1 超外差接收机19-20
• 2.1.2 零中频接收机20-22
• 2.2 零中频接收机分析22-26
• 2.2.1 IQ不平衡分析22-24
• 2.2.2 直流偏置分析24-26
• 2.3 IQ不平衡校准技术研究现状26-30
• 2.3.1 训练序列校准27
• 2.3.2 盲估计校准27-30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 待校准接收机介绍及IQ不平衡分析31-40
• 3.1 手持式软件无线电平台接收机介绍31-35
• 3.1.1 接收机总体结构与性能31-32
• 3.1.2 接收机电路关键器件介绍32-35
• 3.2 未校准接收机IQ不平衡测试与分析35-39
• 3.2.1 未校准接收机IQ不平衡测试35-38
• 3.2.2 未校准平台IQ不平衡分析38-39
• 3.3 小结39-40
• 第四章 校准方案设计40-62
• 4.1 窄带信号IQ不平衡校准设计40-48
• 4.1.1 窄带信号IQ不平衡参数估计40-41
• 4.1.2 窄带信号IQ不平衡校准方案设计41-42
• 4.1.3 窄带信号IQ不平衡校准性能仿真与分析42-48
• 4.2 宽带信号IQ不平衡校准设计48-57
• 4.2.1 宽带信号IQ不平衡校准方案概述48-49
• 4.2.2 多项式插值法选择49-56
• 4.2.3 FIR滤波器设计56-57
• 4.3 宽带信号IQ不平衡校准性能仿真分析57-61
• 4.3.1 样本频点不平衡参数估计仿真57-58
• 4.3.2 宽带校准性能仿真与分析58-61
• 4.4 小结61-62
• 第五章 校准方案实现62-72
• 5.1 校准方案总体流程62-63
• 5.2 校准方案特征参数获取63-67
• 5.2.1 校准特征参数获取方案概述63-64
• 5.2.2 校准特征参数获取硬件配置模块设计64-66
• 5.2.3 校准特征参数获取数值计算模块设计66-67
• 5.3 校准方案FPGA实现67-71
• 5.3.1 校准模块功能分析67
• 5.3.2 校准模块FPGA实现67-70
• 5.3.3 资源消耗分析70-71
• 5.4 小结71-72
• 第六章 测试与结果分析72-83
• 6.1 测试环境72-73
• 6.1.1 硬件平台72-73
• 6.1.2 测试仪器73
• 6.2 宽带校准性能测试方案73-75
• 6.2.1 未校准接收机镜像抑制比测试方案73-75
• 6.2.2 校准后接收机镜像抑制比测试75
• 6.3 测试结果及分析75-82
• 6.3.1 镜像抑制比测试结果与分析76-78
• 6.3.2 校准性能影响因素分析78-82
• 6.4 小结82-83
• 第七章 结束语83-85
• 7.1 本文主要贡献83
• 7.2 下一步工作建议83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-89
• 个人简历89-90
• 攻读硕士学位期间的研究成果90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 洪樱;欧吉坤;彭碧波;;GPS卫星精密星历和钟差三种内插方法的比较[J];武汉大学学报(信息科学版);2006年06期

2 王晓英;邹传云;荣思远;;基于软件无线电的零中频数字接收机研究[J];微计算机信息;2007年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 肖夷静;OFDM-UWB系统的I/Q两路不平衡问题的研究[D];上海交通大学;2010年

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本文编号：483991