射频信号全数字发射关键技术研究与验证

发布时间：2020-05-06 22:57

【摘要】：全数字发射机是一种新型的发射机结构,它将目标信号经过模拟载波调制和数字脉冲映射后量化为全数字射频信号,经过数字功放后通过天线发射出去。这种发射机具有集成度高、功耗低和抗干扰能力强等优势,且可以在低DAC精度下实现高性能数据发射。论文就现有的全数字发射机结构进行改进,针对发射机并行化结构设计、发射信号ACLR性能优化、宽载频发射等方面展开详细研究。论文的主要工作如下:第一,对射频信号发射机结构研究现状进行详细分析。分析比较模拟发射机、部分数字发射机和全数字发射机结构与特点;分析了现有的两种将模拟基带信号量化为数字射频信号的调制技术:PWM调制器和Sigma-Delta调制器,对它们的结构、分类与优缺点进行简要阐述,为方案设计提供理论依据。第二,设计出一种二阶带通并行化Sigma-Delta结构的全数字发射机。设计的核心在于改进传统调制器结构,实现一种噪声抑制频率任意可调的Sigma-Delta结构,提升了带外噪声抑制能力;运用这种结构可以实现10.4448GHz的高速数据信号的40路并行调制,通过高速数字接口将调制量化后的单比特射频信号直接输出,从而可以实现并行化数字信号的发射;最后进行发射机链路的性能仿真,结果表明发射信号可以满足0.4GHz～3GHz的宽载频要求且ACLR性能可达60dBc以上。第三,完成全数字发射机在硬件平台上的波形实现与测试。结合论文设计的射频信号全数字发射机方案完成硬件实现,并详细描述了链路中主要单元的结构、功能与处理流程;在实验室环境下对频段、发射功率、ACLR、信噪比等参数进行测试,结果表明发射信号频段可以满足0.4GHz～3GHz的宽载频要求,且ACLR性能在48dBc左右,满足设计需要。综上所述,论文设计并验证了二阶带通并行化Sigma-Delta结构的射频信号全数字发射机方案,实现了宽载频范围内的实时并行化数字信号发射,提升了信号带外噪声抑制能力,对全数字发射机结构研究具有一定的参考意义。
【图文】：

逑３．３．１全数字发射机总体链路方案设计逡逑首先给出射频信号全数字发射机设计方案的结构框图，，如图３－１所示，逡逑Ｖ逡逑逦带通限带？－邋ＤＰＡ逦ＧＴＨ邋Ｓｌｇｌ＾＾ｅｌｔａ逡逑！逡逑ｊ邋信号源邋一？邋６４ＱＡＭ邋＋邋ＯＦＤＭ邋｜？上采样一？上变频逡逑逦邋逦邋逦＇ｌ邋逦逦逡逑｜逦栙！！逡逑图３－１射频信号全数字发射机结构图逡逑下面分别分析上述结构框图中各个单元的功能和设计思路。其中Ｓｉｇｍａ－Ｄｅｌｔａ逡逑调制算法主要用于将模拟信号数字化，是全数字发射机链路中的核心单元，将在逡逑后面的小节中详细介绍。逡逑３．３．１．１基带调芾丨Ｊ逡逑首先对给定的模拟信号源进行基带调制，输入信号分别进入６４ＱＡＭ调制和逡逑ＱＦＤＭ调制两个单元，对目标信号进行多次调制可以有效提高发射信号的抗干扰逡逑能力。正交幅度调制（ＱＡＭ）是在两个正交载波上对幅度进行调制，这种调制方式逡逑可以充分利用信号带宽，也有抗噪声能力强的优势［３１］。逡逑ＬＴＥ协议规定基带调制可以选择的调制映射有ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ和６４ＱＡＭ。逡逑提高ＱＡＭ调制的比特数，可以有效提氋信号传输速率，因此论文设计中选择逡逑６４ＱＡＭ调制

逑３．３．１全数字发射机总体链路方案设计逡逑首先给出射频信号全数字发射机设计方案的结构框图，如图３－１所示，逡逑Ｖ逡逑逦带通限带？－邋ＤＰＡ逦ＧＴＨ邋Ｓｌｇｌ＾＾ｅｌｔａ逡逑！逡逑ｊ邋信号源邋一？邋６４ＱＡＭ邋＋邋ＯＦＤＭ邋｜？上采样一？上变频逡逑逦邋逦邋逦＇ｌ邋逦逦逡逑｜逦栙！！逡逑图３－１射频信号全数字发射机结构图逡逑下面分别分析上述结构框图中各个单元的功能和设计思路。其中Ｓｉｇｍａ－Ｄｅｌｔａ逡逑调制算法主要用于将模拟信号数字化，是全数字发射机链路中的核心单元，将在逡逑后面的小节中详细介绍。逡逑３．３．１．１基带调芾丨Ｊ逡逑首先对给定的模拟信号源进行基带调制，输入信号分别进入６４ＱＡＭ调制和逡逑ＱＦＤＭ调制两个单元，对目标信号进行多次调制可以有效提高发射信号的抗干扰逡逑能力。正交幅度调制（ＱＡＭ）是在两个正交载波上对幅度进行调制，这种调制方式逡逑可以充分利用信号带宽，也有抗噪声能力强的优势［３１］。逡逑ＬＴＥ协议规定基带调制可以选择的调制映射有ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ和６４ＱＡＭ。逡逑提高ＱＡＭ调制的比特数，可以有效提氋信号传输速率，因此论文设计中选择逡逑６４ＱＡＭ调制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN830

【参考文献】

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本文编号：2651999