面向新一代高速无线局域网的高性能射频接收机

摘要

近年来，随着各种无线接入设备以及无线业务需求的迅速增长，无线局域网技术正受到越来越多的重视，因为其能够在热点地区提供非常高的数据传输速率。为了进一步提升室内、室外高密度场景下的用户体验，新一代WLAN标准——IEEE802.11ax成为研究热点。新标准采用更宽的带宽，更大规模的MIMO以及更高阶的调制，这对射频接收机的设计带来了巨大的挑战。
　　本文主要研制面向新一代无线局域网的高性能射频接收机。该接收机工作在5-6GHz频段，中心频率可调，最大信道带宽80MHz，并以TDD模式工作。
　　根据系统要求，本文采用高性能的超外差结构作为单通道射频接收机方案，并将本振与收发链路分离，改善本振性能，降低射频通道设计难度。在此基础上，本文利用EDA软件分析了方案的可行性，并分别对接收机和本振模块进行了优化设计。为了完成对系统的控制，本文设计了相应的控制模块以及AGC算法。
　　在实际PCB布板时，将单通道射频接收机和发射机集成在同一块PCB板上。最后，本文依照系统指标要求对该接收机进行了详细测试。经测试，该接收机中心频点在5-6GHz内可调，工作带宽在10MHz-80MHz内可调。接收机噪声系数为4.6dB，镜像抑制比大于55dBc，5-6GHz内任意80MHz带宽的增益平坦度小于1.8dB，收发切换时间小于500ns。接收机具有非常广的动态范围，20MHz QPSK信号动态范围为-82dBm至5dBm。中心频率为5.15GHz、5.45GHz和5.85GHz的80MHz256-QAM802.11ac信号的EVM分别为1.02％，0.86％和0.86％。中心频率为5.45GHz，符号速率为10Msps的1024-QAM信号的EVM仅为0.71％。此外，该接收机的AGC调整时间小于4.5us，调整后的信号输出幅度与目标幅度的误差小于±1dB。测试结果表明该接收机具有非常优异的性能，满足新一代高速无线局域网的需求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 无线局域网的发展

1．1．2 IEEE 802．11ax的技术特点

1．2 论文研究内容及意义

1．3 论文组织结构

第二章 面向新一代无线局域网的多通道射频系统方案设计

2．1 系统指标

2．2．1 系统总体方案

2．2．2 常见射频接收机方案

2．2．3 系统单通道射频接收机方案

2．3 本章小结

第三章 射频接收机仿真与关键模块设计

3．1 接收机的主要技术指标

3．2 接收机完整结构设计与分析

3．2．1 结构设计

3．2．2 结构分析

3．3 接收机链路仿真

3．3．1 杂散仿真

3．3．2 增益仿真

3．3．3 噪声系数仿真

3．4 接收机各模块的设计与实现

3．4．1 射频前端模块设计

3．4．2 混频器模块设计

3．4．3 中频模块设计

3．4．4 正交解调器模块设计

3．4．5 基带模块设计

3．4．6 电源模块设计

3．5 本章小结

第四章 本振设计与实现

4．1 本振相位噪声分析

4．2 本振设计及仿真

4．3 本振的测试

4．4 本章小结

第五章 射频接收机控制模块及AGC算法设计

5．1 控制接口及协议

5．2 控制模块设计

5．3 自动增益控制(AGC)设计

5．3．2 AGC电路结构

5．3．3 AGC算法设计

5．4 本章小结

第六章 射频接收机的整体性能测试

6．2 射频接收机实物及测试场景

6．3 射频接收机性能测试

6．3．1 噪声系数测试

6．3．2 增益平坦度测试

6．3．3 镜像抑制测试

6．3．4 带外杂散测试

6．3．5 解调精度测试

6．3．6 动态范围测试

6．3．7 收发切换时间测试

6．3．8 AGC测试

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．2 后续工作展望

致谢

参考文献

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