射频可调滤波器技术的研究及应用

发布时间:2018-07-24 11:24
【摘要】:目前,随着移动用户对信息业务需求量的高速增长,频谱资源日益紧张,频谱资源的高效利用成为研究热点,认知无线电、三网融合、频谱感知等技术随之应运而生;有别于当前传统的通信系统,这些新技术使得通信系统能够动态地选择通信频段和信道,实现不同通信制式的融合和频谱资源的高效利用。但是,这样的动态频谱共享无线通信系统不能采用传统的固定频带的滤波器抑制干扰,而需要一种具有频率响应可重构特性的可调滤波器,动态地随着系统信道的改变调整滤波器的频率和带宽。本文针对动态频谱共享通信系统的关键技术与研究热点——可重构射频收发模块和可重构射频滤波器,开展深入的理论研究和实验验证, 论文的主要创新性工作和成果如下:1.首次提出一种结合耦合矩阵和非线性电流源的可调滤波器弱非线性分析方法,分析与预测加载变容二极管的可调滤波器的非线性产物,该方法适用于任意拓扑结构、任意分数带宽和采用绝大多数可调谐振器的可调滤波器设计;其次,分析了相对带宽、耦合拓扑结构和谐振器类型对可调滤波器非线性失真的影响,并给出相应减小非线性分量的可行途径。采用解析分析方法计算所得到的可调滤波器非线性分量与谐波平衡仿真结果一致,并且与电路实测结果相吻合,充分验证方法的有效性与准确性。上述研究结果已经发表于IEEE Trans. on MTT, vol.63, no.11,2015。2.提出一种目前最广义的耦合矩阵综合理论,突破目前传统耦合矩阵综合技术要求源和负载至少存在实数阻抗的限制。该方法基于功率波散射参数的定义,采用解析公式可将复数参考阻抗下的二端口散射参数直接转变为耦合网络的导纳矩阵,进而可以分别使用传统的留数方法和本征值优化方法获得横向耦合矩阵和特定拓扑结构的耦合矩阵,其源端和负载端参考阻抗均可以是任意复数阻抗,适用于任意拓扑结构。通过四阶全规范耦合矩阵和高阶复杂拓扑结构耦合矩阵的综合实例,充分验证该方法的有效性和可靠性。上述研究结果已经发表于IEEE MWCL, vol.25, no.6,2015.3.提出一种双路径电磁混合耦合的结构,用于绝对带宽恒定的可调滤波器设计。该结构主要是四分之一波长谐振器在短路端通过金属通孔进行磁耦合,在开路端通过平行耦合线进行电耦合,从而实现耦合系数曲线大小与斜率的独立控制。通过深入分析耦合机理并给出相应的综合设计方法,研制了恒定带宽为100MHz的可调滤波器加以验证。另一方面,为了同时提高可调滤波器的选择性和带外抑制度,提出了一种频率相关的输入输出馈电结构,研制了双极点恒定带宽可调滤波器,能够产生多至五个传输零点;上述研究结果已经分别发表于IEEE MWCL, vol.24, no.7,2014, IEEE MTT-SIMS2014。4.提出一种四分之一波长谐振器和双模谐振器混合结构,研制了四阶盒式结构的高选择性带通滤波器,相比传统的四阶盒式结构,结构紧凑、设计简单、加工容差大、选择性好。上述研究结果已经发表于IEEE MWCL, vol.24, no.12,2014,获得一项专利授权(专利号:ZL 2013 10552948.3)。5.在以上可调滤波器技术的研究基础上,研制了NGB-W的可重构直接变频射频收发前端。采用绝对带宽恒定的可调窄带滤波器动态选择信道,抑制干扰信号,实现对UHF频段频谱资源的动态高效利用。
[Abstract]:At present, with the rapid growth of the mobile users' demand for information services, the spectrum resources are becoming increasingly tense. The efficient utilization of spectrum resources has become a hot spot. Cognitive radio, triple network fusion and spectrum sensing have emerged as the times require, which are different from the current traditional communication systems. These new technologies make the communication system dynamically selected. The communication band and channel can achieve the fusion of different communication modes and the efficient utilization of spectrum resources. However, such a dynamic spectrum sharing wireless communication system can not use the traditional fixed band filter to suppress interference, but requires a tunable filter with frequency response reconfigurable characteristics, which dynamically changes with the change of the system channel. To adjust the frequency and bandwidth of the filter, this paper focuses on the key technologies and research hotspots of the dynamic spectrum sharing communication system - reconfigurable RF transceiver module and reconfigurable RF filter, and carries out in-depth theoretical research and experimental verification. The main innovative work and results of this paper are as follows: 1. a combination of coupling matrix is proposed for the first time. The nonlinear analysis method of tunable filter with nonlinear current source is used to analyze and predict the nonlinear product of the tunable filter for loading varactor. This method is suitable for arbitrary topology, arbitrary fractional bandwidth and adjustable filter set using most tunable vibrators. Secondly, the relative bandwidth and coupling topology are analyzed. The influence of the structure and resonator type on the nonlinear distortion of the tunable filter and the feasible way to reduce the nonlinear component are given. The analytical method is used to calculate the nonlinear component of the tunable filter, which is consistent with the harmonic balance simulation results, and is in agreement with the measured results of the circuit, and the validity and accuracy of the method are fully verified. The results of the above study have been published in IEEE Trans. on MTT, vol.63, and no.112015.2. to present a comprehensive theory of the most generalized coupling matrix, which breaks through the limitations of the current traditional coupling matrix synthesis technology requiring the source and load at least real impedance. Based on the definition of the parameters of the power wave scattering, the analytical formula can be used. The two port scattering parameters of the complex reference impedance are directly transformed into the admittance matrix of the coupled network, and then the coupling matrix of the transverse coupling matrix and the specific topology can be obtained by using the traditional residue method and the eigenvalue optimization method respectively. The reference impedance of the source end and the load end can be arbitrary complex impedance, and it is applicable to arbitrarily. The effectiveness and reliability of the method are fully verified by a comprehensive example of four order fully normalized coupling matrices and high order complex topology coupling matrices. The results of the above study have been published in IEEE MWCL, Vol.25, and no.62015.3. for a dual path electromagnetic hybrid structure for constant bandwidth constant tunable filtering. The structure of the 1/4 wavelength resonator is mainly magnetic coupling through a metal through hole in the short circuit, and the electric coupling is carried out through the parallel coupling line at the open end, thus realizing the independent control of the size and slope of the coupling coefficient curve. The constant bandwidth is developed by analyzing the coupling mechanism and giving the corresponding comprehensive design method. To verify the 100MHz tunable filter, on the other hand, in order to improve the selectivity of the tunable filter and the band suppression system at the same time, a frequency dependent input and output feed structure is proposed. A constant bandwidth tunable filter for a bipolar point is developed, which can produce more than five transmission zeros. The above results have been published in IEE, respectively. E MWCL, Vol.24, no.72014, IEEE MTT-SIMS2014.4. proposed a hybrid structure of 1/4 wavelength resonator and dual mode resonator, and developed a high selective band pass filter for the four order box structure. Compared with the traditional four order box structure, the structure is compact, the design is simple, the addition tolerance is large, and the selectivity is good. The above results have already published in IE EE MWCL, Vol.24, no.122014, obtained a patent license (patent number: ZL 201310552948.3).5. on the basis of the research of the above tunable filter technology, developed a reconfigurable direct frequency frequency transceiver front end of NGB-W. The channel of dynamic selection of the tunable narrow band filter with absolute bandwidth constant is used to suppress the interference signal and realize the UHF frequency band. The dynamic and efficient utilization of spectrum resources.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN713

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈俊杰,张秀苒,董学宁;滤波器无法运行的原因探讨[J];东北电力技术;2005年01期

2 刘弘,董在望;集成连续时间滤波器[J];电路与系统学报;2001年03期

3 同向前,陈延敏,贾荣,孙伟,薛钧义;交流调谐滤波器的进展[J];高压电器;2004年05期

4 同向前,薛钧义;电力调谐滤波器的最佳偏调谐设计[J];电工技术学报;2005年04期

5 陈世雄;宫琴;;常见的听觉滤波器[J];北京生物医学工程;2008年01期

6 张丽莹;杨洪耕;刘亚梅;;基于网络固有结构理论的集中滤波器配置[J];现代电力;2008年02期

7 罗晓军;李兵;LIU Quansheng;徐家伟;;一种新的线性混合滤波器[J];计算机工程与应用;2008年17期

8 陈小桥;张雪滨;吴晓潭;黄恩民;;实验教学中的模拟滤波器参数设计[J];实验室研究与探索;2011年09期

9 许懿;梁伟;;汽车雨刮电机滤波器高频建模[J];四川兵工学报;2011年12期

10 张勇刚;黄玉龙;李宁;李雷雷;;基于非线性映射的自适应混合Kalman/H_∞滤波器[J];系统工程与电子技术;2013年09期

相关会议论文 前10条

1 时芳;康明才;黄锦安;马世贤;;高压直流输电系统三调谐滤波器参数变化对调谐频率影响[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年

2 杨鑫;刘惠康;李昆;;一种新型注入式混合型电力滤波器研究[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年

3 陈佳;陈建忠;赖鑫;梁昌洪;;腔体滤波器计算机辅助诊断与调谐[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年

4 杨裕媛;殷兴辉;;矩形波导E面滤波器参数性能分析[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年

5 夏元清;韩京清;;线性时滞系统H_∞降维无偏滤波器的设计[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年

6 潘明;李晓峰;傅志中;谢伟;;一种基于双边滤波器的图像超分辨率算法[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年

7 李业丽;杜峰;陆利坤;;一种混合算法的形态滤波器优化处理[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

8 闵淑琴;马宏;;CIC滤波器及其补偿设计滤波器的设计与实现[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年

9 宋富先;章东;龚秀芬;刘晓宙;;超声彩色血流成像系统中MTI滤波器特性的研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年

10 林慧;;用自适应粒子群满意优化算法设计FIR滤波器[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年

相关博士学位论文 前10条

1 洪晓英;二维约束FIR滤波器快速设计的理论和算法[D];山东大学;2015年

2 VU MINH QUANG(武明光);有源电力滤波器若干关键技术的研究[D];东北大学;2013年

3 王实;有源电力滤波器谐波检测与控制算法研究[D];合肥工业大学;2015年

4 曾争;基于LCL滤波的并联有源电力滤波器关键技术研究[D];浙江大学;2015年

5 徐照旭;微波滤波器综合诊断及其小型化研究[D];电子科技大学;2016年

6 盖川;射频可调滤波器技术的研究及应用[D];东南大学;2016年

7 黄丽霞;非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究[D];太原理工大学;2011年

8 官雪辉;无线通信微波双频带通滤波器研究[D];上海大学;2007年

9 李奇;无线通信中微带滤波器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年

10 郭继昌;电流模式对数域滤波器的研究与实现[D];天津大学;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱丹;微型多模滤波器的研究[D];南京理工大学;2015年

2 张昊;电动钻机APF型补偿装置的研究与开发[D];中国石油大学(华东);2014年

3 李健;腔体带通滤波器的设计与实现研究[D];安徽大学;2016年

4 张宇;考虑源阻抗影响的EMI滤波器优化设计[D];华中科技大学;2014年

5 郑远辉;LCL型有源电力滤波器的控制技术研究[D];华南理工大学;2016年

6 王希瑶;微波多工器综合及优化方法研究[D];南京理工大学;2016年

7 鲁杉杉;三相三线制有源电力滤波器关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 王彬;基于磁通补偿原理的零序滤波器的研究[D];华北电力大学(北京);2016年

9 李瑞鹏;有限品质因子滤波器参数提取方法研究[D];电子科技大学;2016年

10 谢翔宇;多模滤波器技术研究与应用[D];电子科技大学;2016年



本文编号:2141227

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/2141227.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8f8c9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com