GSM射频信号分析及基于数字低中频技术的硬件设计

摘要

当前，在我国的移动通信市场上个人终端的主流产品为GSM手机。但是随着移动用户数量的急剧增长，GSM手机射频系统暴露出来的问题也日趋严重。如：接收信号灵敏度下降，发射功率值偏离正常工作范围，误码率高，相位误差大，射频电路所占面积过大等。 本文首先对GSM手机射频信号处理方式和射频电路理论进行深入研究。在此基础上，本文从原理和应用上对三种不同的GSM手机射频系统方案进行了比较分析。以模拟器件为主超外差二次变频系统，集成度低，占用电路板面积大，同时在频率转换过程中有镜频干扰产生；最近出现的零中频射频系统，射频电路相对超外差二次变频方式集成度得到很大提高，但系统引入了直流分量，低频干扰和非线性干扰；为了解决上述技术瓶颈，运用数字低中频理念进行射频系统设计。文中，以数字低中频技术为核心的硬件电路设计有以下特点。在核心电路模块设计方面，采用的芯片已经实现了数字低中频技术；在功率放大电路模块方面，采用的设计方法使系统的集成度得到提高，同时也使功放电路模块的工作效率得到提高；通过对基本元件高频特性分析的基础上设计天线开关电路，这样减小了来自基带的高频干扰；在天线匹配电路设计方面，通过软件仿真，选取理论上最佳的匹配方式，缩短了研发周期；在电磁兼容设计方面，结合的电源管理、基带和射频三个方面进行系统分析，并对系统进行了测试。 最后，本文阐述了在射频信号分析中的不足之处和基于数字低中频技术的硬件设计方面有待改进的部分。

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第1章绪论

1.1 GSM手机射频发展过程与现状

1.2 GSM手机射频信号处理研究的意义

1.3本文所做工作

第2章手机射频信号理论分析

2.1 MSK信号模型

2.1.1 MSK信号分析

2.1.2 MSK信号调制

2.1.3 MSK信号功率谱

2.2 GMSK信号调制

2.2.1 GMSK的基本原理和性能

2.2.2 GMSK信号的特性

2.2.3 GMSK信号功率谱分析

2.2.4 GMSK抗干扰性能分析

2.3小结

第3章射频电路理论研究

3.1传输线理论

3.1.1传输线理论实质

3.1.2传输线模型分析

3.1.3传输线阻抗

3.2电压反射系数

3.3驻波

3.4阻抗匹配

3.5散射参量

3.6手机天线理论

3.7小结

第4章GSM手机射频系统方案研究

4.1超外差二次变频射频系统研究

4.1.1二次变频系统构成

4.1.2二次变频系统的特点及应用

4.1.3二次变频系统的局限性

4.2零中频射频系统研究

4.2.1零中频射频系统构成

4.2.2零中频射频系统特点及应用

4.2.3零中频射频系统的局限性

4.3数字中频射频系统研究

4.3.1数字中频射频系统构成

4.3.2数字中频射频系统特点

4.3.3数字中频系统的局限性

4.4小结

第5章基于数字低中频的射频硬件实现

5.1手机射频基本电路设计研究

5.1.1射频分立元件的特性分析

5.1.2手机射频滤波器设计研究

5.2射频核心电路研究

5.2.1射频核心电路结构分析

5.2.2射频核心电路设计

5.3功率放大电路模块研究

5.3.1功率放大模块结构分析

5.3.2功率放大模块电路设计

5.4天线开关电路研究

5.4.1天线开关电路结构分析

5.4.2天线开关电路设计

5.5天线匹配电路研究

5.5.1天线电路理论分析

5.5.2天线电路匹配设计

5.6手机射频硬件PCB设计中的电磁兼容性分析与改进

5.7射频电路性能测试及故障诊断

5.6.1基于数字中频射频硬件测试平台构建及应用

5.6.2 GSM射频电路模块测试分析及故障诊断

5.8小结

结论

参考文献

致谢

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