2.45GHz方向回溯天线系统的振荡器与广义相位共轭电路

发布时间：2017-08-09 04:00

  本文关键词：2.45GHz方向回溯天线系统的振荡器与广义相位共轭电路

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【摘要】：方向回溯天线以全向状态接收来自任意方向的信号,完全由模拟电路朝来波方向回溯信号,具有优良的波束自动导向性能,可解决全向性和高增益之间的矛盾,在携带能量有限的短距离无线通信中拥有广阔的发展前景。在方向回溯相位共轭方案中,要求提供混频的振荡器为零初相。但实际振荡器稳定后的初始相位是随机产生的常数,因此电路研究中的振荡器均设为理想振荡器。为解决这个问题,论文引入广义相位共轭条件,论证了为混频提供本振信号的振荡器的初始相位为任一常数,即能满足方向回溯的要求。据此确定了应用于短距离2.45GHz通信两倍频的4.9GHz微带振荡器负阻实现方案,利用微波网络的S参数设计了获得负阻的FET直流偏置、负阻电路、高频扼流和滤波模块。在直流偏置FET的栅极加入反馈元件,使有源晶体管处于振荡状态,借助Smith圆图中的稳定性判别圆选取合适的负阻值,获得了以最大振荡功率为目标的负阻及负载匹配网络,最后为改善输出信号的频谱纯度,在振荡输出端口添加一个LC带通滤波器。优化后振荡器的相位噪声为-112.3d Bc/Hz@100k Hz,-133.6d Bc/Hz@1MHz,二次谐波抑制度-150d Bc,是广义相位共轭电路可靠的本振源。在将获得的真实振荡器替代相位共轭电路理想振荡器的过程中,调整优化了FET阻性混频器、2.45 GHz及4.9GHz微带混合环、2.45GHz LC带通滤波器等功能模块,通过微带匹配电路与4.9 GHz微带振荡器组合成2.45GHz平衡结构广义相位共轭电路。对整体电路进行调谐优化后,电路功能的仿真验证结果表明,当输入射频信号相位为0°、40°、80°、120°、160°时,对应输出信号相位分别为-132.30°、-171.55°、-210.80°、-250.93°、-291.50°,电路输入、输出信号相位间满足广义相位共轭条件,平均误差为0.44°,不仅符合方向回溯要求,且有较高的相位精度。至此,完成了天线系统前端现实的振荡器及广义相位共轭电路,进一步推动了方向回溯天线向实用化发展。
【关键词】：方向回溯天线 广义相位共轭 微带振荡器 平衡结构 负阻 稳定性判别圆
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN752;TN820
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 论文的主要工作9-11
• 第二章 方向回溯相位共轭原理11-19
• 2.1 方向回溯特性11-12
• 2.2 广义相位共轭条件12-14
• 2.3 方向回溯天线实现方式14-15
• 2.3.1 角反射器14-15
• 2.3.2 Van Atta天线阵15
• 2.3.3 外差混频技术15
• 2.4 平衡结构外差混频相位共轭电路15-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 振荡器基本理论19-31
• 3.1 振荡器原理19-25
• 3.1.1 正反馈振荡器19-20
• 3.1.2 单端口负阻振荡器20-23
• 3.1.3 S参数二端口负阻振荡器23-25
• 3.2 晶体管的稳定性分析25-28
• 3.3 振荡器主要技术指标28-30
• 3.3.1 相位噪声28-29
• 3.3.2 其他指标29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 4.9GHz微带振荡器31-52
• 4.1 有源器件的选取31
• 4.2 直流偏置电路31-34
• 4.3 高阻线和扇形微带线34-36
• 4.4 负阻电路及负载匹配电路36-40
• 4.5 振荡器电路调试及仿真40-44
• 4.5.1 瞬态仿真41-42
• 4.5.2 谐波平衡仿真42-44
• 4.6 滤波电路44-49
• 4.6.1 滤波器主要参数44-45
• 4.6.2 滤波器的插入损耗设计法45-46
• 4.6.3 4.9GHz带通滤波器46-49
• 4.7 加入滤波模块的完整振荡器电路49-51
• 4.8 本章小结51-52
• 第五章 2.45GHz平衡结构广义相位共轭电路52-67
• 5.1 FET阻性混频器52-53
• 5.2 180°微带混合环53-57
• 5.2.1 2.45GHz微带混合环53-55
• 5.2.2 4.9GHz微带混合环55-57
• 5.3 2.45GHz带通滤波器57-59
• 5.4 匹配电路59-62
• 5.5 广义相位共轭仿真验证62-66
• 5.5.1 输出信号相位读取63-64
• 5.5.2 广义相位共轭功能检验64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士期间发表的学术论文和科研情况74

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本文编号：643365