基于反向散射的高阶调制设计与研究
发布时间：2022-01-08 09:06
近些年随着物联网的快速发展对通信电路提出了更高的要求,不仅需要电路结构简单化,尺寸小型化,同时也要求电路功耗小,这就产生了反向散射无线电的解决方案。反向散射通信技术不仅简化了通信电路结构,同时电路的功耗极低,反向散射通信技术的快速发展对物联网的发展起到很好的促进作用,因此,反向散射通信技术有着非常重要的现实意义。传统的反向散射通信大多数使用ASK和PSK,例如RFID,它是通过调制接收RF载波的幅度或相位来实现。但是它们限制了数据的传输速率,因为它每个符号周期只传输一位码元。本文主要针对更高阶的调制技术进行研究,从而提高数据的传输速率,并对电路进行优化设计,提高电路结构简单化,并实现毫米波频段高阶调制。本文的主要研究内容包括:1.本文首先介绍了反向散射（Backscatter）的研究背景和发展状况,以及研究反向散射通信技术的现实意义。然后介绍了传统数字调制的基本原理以及反向散射技术所涉及的基本理论,并通过两种调制方式的对比,说明该方案设计的优势。2.本文采用功率分配器和开关组合的结构实现高阶调制,首先对工作在3GHz频段的16QAM Backscatter调制方案进行ADS仿真设计。分...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质参数
第三章Backscatter调制系统方案设计与仿真35表3-3与理论设计对应的开关端接负载功率分配器输出端口负载开关后端接负载（Zl）4502.79+j*47.1055.562.80-j*44.89116.6726.10+j*3621.4325.52-j*23.613.3.3将复阻抗转化为实阻抗由上节求出的开关后端的负载（Zl）可知，该负载阻抗为复数，这并不是所需要的实阻抗，而且复阻抗对于电路的调试很不利，如果能将复阻抗转化为实阻抗，将会为之后PCB电路板的调试带来很多便利。如端接的是复阻抗，负载需要用到电容，电感，电阻来匹配，而电容，电感会受到频率的影响而发生改变，所以很不利于对整个电路的调试。图3-19反射系数圆将复数负载变为实阻抗过程中，要保证反射系数不改变。也就是从功分器的输出端口向后看时，该处的反射系数是固定，不能改变，因为这直接决定着Backscatter调制。实现阻抗的转换最常用的工具是史密斯圆图（SmithChart），利用史密斯圆图的特点可知，由于反射系数的模值不可能大于1，因此，它的极坐标表示被限制在半径为1的单位圆周内。如图3-19绘制出了反射系数圆，图中每个同心圆的半径表示反射系数的大小，沿传输线移动的距离以波长为单位来计量，其起点为实轴左边的端点（即=处）。在这个图中，任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小，连线与=的那段实轴间的夹角就是
第三章Backscatter调制系统方案设计与仿真39将3-22的原理图进行仿真，其仿真结果如图3-23所示，将十六种状态的反射系数绘制到史密斯圆图中。由于功分器是比较理想设计，以及在功分器的输出端口直接连接的负载，所以得到比较理想星座图。同时这也进一步验证了该方案的可行性。但是，在实际电路设计中，不可能得到比较理想的功分器，也不可能在功分器的输出端口直接连接负载，一定要通过开关或三极管等其他形式提供功分器的端口负载，这必将引起端口的匹配问题。所以这个理想的仿真结构一方面验证方案具有可实施性；另一方面也为是电路设计仿真优化，以及最后PCB电路板的调试提供了参考。图3-23原理图的仿真结果在理想仿真的基础上，进一步的进行细化电路的仿真，将上两节功分器的版图导入到原理图中，并将开关和负载一块进行仿真，其仿真原理图如图3-24所示。该图在3GHz处16QAM调制的原理图仿真，同时对十六种负载状态仿真。在原理图为了使仿真结果更加接近实际电路的测试结果，所以将功分器的版图仿真导入原理图同开关和负载一块仿真。由系统仿真结果图3-25可以看出，最终的仿真星座图存在一定的偏差，引起误差的原因主要有两个方面，一方面是图3-22的仿真结果是采用比较理想的电路结构，首先是功分器比较理想，其次功分器的输出端口直接连接负载并没有通过开关控制。另一方面是图3-24的仿真结果是比较接近实际电路的仿真，功分器采用的是版图仿真的功分器，考虑到了实际电路情况，仿真条件更加接近实际情况，同时添加了开关，以及开关后端的阻抗变换这些都将存在一定的误差，、将直接影响最终的仿真结果。因此，两个仿真结果的误差是可以预见的，至此工作频率在3GHz处的16QAM调制系统的仿真已经完成了。之后将会把仿真系统在PCB电路上实
本文编号：3576280
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质参数
第三章Backscatter调制系统方案设计与仿真35表3-3与理论设计对应的开关端接负载功率分配器输出端口负载开关后端接负载（Zl）4502.79+j*47.1055.562.80-j*44.89116.6726.10+j*3621.4325.52-j*23.613.3.3将复阻抗转化为实阻抗由上节求出的开关后端的负载（Zl）可知，该负载阻抗为复数，这并不是所需要的实阻抗，而且复阻抗对于电路的调试很不利，如果能将复阻抗转化为实阻抗，将会为之后PCB电路板的调试带来很多便利。如端接的是复阻抗，负载需要用到电容，电感，电阻来匹配，而电容，电感会受到频率的影响而发生改变，所以很不利于对整个电路的调试。图3-19反射系数圆将复数负载变为实阻抗过程中，要保证反射系数不改变。也就是从功分器的输出端口向后看时，该处的反射系数是固定，不能改变，因为这直接决定着Backscatter调制。实现阻抗的转换最常用的工具是史密斯圆图（SmithChart），利用史密斯圆图的特点可知，由于反射系数的模值不可能大于1，因此，它的极坐标表示被限制在半径为1的单位圆周内。如图3-19绘制出了反射系数圆，图中每个同心圆的半径表示反射系数的大小，沿传输线移动的距离以波长为单位来计量，其起点为实轴左边的端点（即=处）。在这个图中，任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小，连线与=的那段实轴间的夹角就是
第三章Backscatter调制系统方案设计与仿真39将3-22的原理图进行仿真，其仿真结果如图3-23所示，将十六种状态的反射系数绘制到史密斯圆图中。由于功分器是比较理想设计，以及在功分器的输出端口直接连接的负载，所以得到比较理想星座图。同时这也进一步验证了该方案的可行性。但是，在实际电路设计中，不可能得到比较理想的功分器，也不可能在功分器的输出端口直接连接负载，一定要通过开关或三极管等其他形式提供功分器的端口负载，这必将引起端口的匹配问题。所以这个理想的仿真结构一方面验证方案具有可实施性；另一方面也为是电路设计仿真优化，以及最后PCB电路板的调试提供了参考。图3-23原理图的仿真结果在理想仿真的基础上，进一步的进行细化电路的仿真，将上两节功分器的版图导入到原理图中，并将开关和负载一块进行仿真，其仿真原理图如图3-24所示。该图在3GHz处16QAM调制的原理图仿真，同时对十六种负载状态仿真。在原理图为了使仿真结果更加接近实际电路的测试结果，所以将功分器的版图仿真导入原理图同开关和负载一块仿真。由系统仿真结果图3-25可以看出，最终的仿真星座图存在一定的偏差，引起误差的原因主要有两个方面，一方面是图3-22的仿真结果是采用比较理想的电路结构，首先是功分器比较理想，其次功分器的输出端口直接连接负载并没有通过开关控制。另一方面是图3-24的仿真结果是比较接近实际电路的仿真，功分器采用的是版图仿真的功分器，考虑到了实际电路情况，仿真条件更加接近实际情况，同时添加了开关，以及开关后端的阻抗变换这些都将存在一定的误差，、将直接影响最终的仿真结果。因此，两个仿真结果的误差是可以预见的，至此工作频率在3GHz处的16QAM调制系统的仿真已经完成了。之后将会把仿真系统在PCB电路上实
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