宽带直解接收机及其校准方法的研究

发布时间：2017-07-26 03:14

  本文关键词：宽带直解接收机及其校准方法的研究

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【摘要】：频谱分析仪是微波射频领域最基础、最常用的测量仪器之一。随着近年来无线通信技术的迅猛发展,对频谱分析仪的需求也越来越大,因此对于频谱分析仪相关技术的研究具有重要的现实意义。本文以频谱分析仪为应用背景,完成了宽带直解接收机的研制,并对其主要性能指标做测量。相比于超外差、数字中频方案,零中频方案具有结构简单、成本低、无镜频干扰等优点,且由测量结果可知,该方案具有更好的线性特性。但由模拟器件构成的宽带直解接收机不可避免地存在I/Q信号幅度、相位不平衡以及直流偏移等问题,这些问题的存在都会影响接收机系统性能的提高。本文详细分析了直流偏移以及I/Q不平衡对接收机性能的影响,并根据理想I/Q信号之间的关系,详细介绍了三种I/Q不平衡校准方法,但这些方法都是以不平衡特性与频率无关为前提,因此只能应用于窄带接收机系统。而在宽带接收机系统中,I/Q不平衡特性与频率有关,本文提出了针对宽带接收机系统的I/Q不平衡校准方法,在所提出的校准方法中,首先通过一系列测试信号获得不同频点上的校准系数,其次对所获得的校准系数做插值运算,并将插值结果作为整个频带内的校准系数。校准结果表明经过不平衡校正之后,镜像抑制比普遍提高30dBc,验证了该校准方法的有效性。另外,本文完成了基于FPGA的数据采集、传输及存储系统的设计与实现,为本文的I/Q不平衡数字补偿提供了基础。
【关键词】：宽带直解接收机 零中频 I/Q不平衡校正 FPGA 数据采集系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN851;TM935.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 频谱分析仪的发展历程及现状9-12
• 1.3 论文研究内容及组织结构12-13
• 第二章 宽带接收机基本理论13-23
• 2.1 接收机方案13-17
• 2.1.1 超外差式接收机13-15
• 2.1.2 数字中频方案15-16
• 2.1.3 零中频方案16-17
• 2.2 接收机主要技术指标17-21
• 2.2.1 动态范围17
• 2.2.2 噪声系数17
• 2.2.3 1dB压缩点17-18
• 2.2.4 三阶截断点18-20
• 2.2.5 相位噪声20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 I/Q不平衡及其校准方法基本理论23-37
• 3.1 I/Q不平衡特性分析23-27
• 3.2 I/Q不平衡校准方法27-35
• 3.2.1 校准方法一27-30
• 3.2.2 校准方法二30-33
• 3.2.3 校准方法三33-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第四章 系统设计与实现37-47
• 4.1 宽带直解接收机结构设计与实现37-39
• 4.2 基于FPGA的数据采集、传输、存储系统设计与实现39-45
• 4.2.1 采样数据整理模块41
• 4.2.2 USB数据传输模块41-42
• 4.2.3 乒乓操作模块42-43
• 4.2.4 SDRAM读写控制模块43-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 宽带直解接收机测试47-55
• 5.1 接收机指标测量47-54
• 5.1.1 1dB压缩点测量47-49
• 5.1.2 底噪测量49-50
• 5.1.3 三阶截断点测量50
• 5.1.4 本振滤波器测量50-52
• 5.1.5 本振相位噪声测量52-54
• 5.2 本章小结54-55
• 第六章 宽带直解接收机I/Q不平衡校准实现55-65
• 6.1 宽带直解接收机I/Q不平衡校准实现55-59
• 6.2 宽带接收机I/Q不平衡校准结果分析59-63
• 6.2.1 最邻近点插值结果分析60-62
• 6.2.2 多种插值算法结果对比分析62-63
• 6.3 本章小结63-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65
• 7.2 展望65-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71
• 作者简介71

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