面向2.14GHz FDD-LTE的下行链路射频电路的研究

摘要

在最近的二三十年时间内，无线通信技术得到了极大的发展，从第一代模拟蜂窝移动通信系统到第二代数字蜂窝移动通信系统(2G)，再到第三代移动通信系统(3G)。移动通信极大地改变了人们的生活方式和交流方式。2009年初，中国工信部发放了3G牌照，标志着中国正式进入3G时代。与此同时，全世界都在研究第四代移动通信技术(4G)。LTE(Long Term Evolution)被视为从3G向4G发展的主流技术。
　　 3GPP规范36.101中定义了LTE的工作频段。FDD的工作频段包含1.92～1.98GHz的上行频段和2.11～2.17GHz的下行频段。该工作频段与3G标准中的WCDMA同频段。可以预见，该频段将成为LTE的重点研究频段。
　　 本课题源于国家重大专项课题“面向RoF等新型组网技术的射频器件与模块”，研究的主要内容是面向RoF的射频收发系统及其相关技术。
　　 本文首先对常见的几种射频系统方案进行具体分析，最终决定采用零中频结构，双工方式是频分双工(FDD)，接收机和发射机与基带的接口都采用I/Q接口，下行的中心频率为2.14GHz，系统带宽为60MHz。设计之初，我们通过ADS软件对射频收发系统进行仿真，进一步验证系统方案的可行性。此后分别介绍了接收机和发射机关键模块的设计过程，并对相应模块进行测试。论文中还给出了整个接收机和发射机的测试结果。对发射机的发射功率、增益、IMD3、ACPR、EVM、平坦度、镜像抑制、本振抑制等指标进行测试。同时也对接收机的EVM、镜像抑制、平坦度等指标进行测试。测试结果表明:该系统性能基本令人满意。发射机输出功率为23dBm时，20MHz64QAM信号的EVM为1.627％，IMD3为39.9dB，发射平坦度为1.42dB。接收机的平坦度为1.3dB，20MHz 64QAM信号的EVM为2.4％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 移动通信发展和通信标准简介

1．2 LTE的关键技术

1．2．1 正交频分复用技术(OFDM)

1．2．2 MIMO技术

1．2．3 智能天线

1．2．4 软件无线电技术

1．3 本文主要内容

第二章 FDD-LTE下行链路的结构及性能指标

2．1 常见射频收发机结构

2．1．1 超外差结构

2．1．2 数字中频结构

2．1．3 零中频结构

2．2 针对零中频结构中的主要问题的分析

2．2．1 射频系统带宽

2．2．2 直流偏差(DC offset)

2．2．3 本振牵引

2．2．4 本振泄露

2．2．5 参考时钟

2．2．6 本振相位噪声

2．3 系统主要技术指标

2．4 射频系统结构设计

2．4．1 射频多通道系统整体结构

2．4．2 射频板结构设计

第三章 FDD-LTE下行链路射频前端电路设计

3．1 FDD-LTE下行链路射频前端的技术指标

3．2 FDD-LTE下行链路射频前端器件选择及电路仿真

3．2．1 射频前端发射电路的器件选择及其仿真

3．2．2 射频前端接收电路的器件选择及其仿真

3．3 FDD-LTE下行链路射频前端电路实现及测量结果

3．3．1 小信号S参数测试结果

3．3．2 功率放大器线性度测试

第四章 FDD-LTE下行链路射频发射电路设计

3．1 FDD-LTE下行链路基站发射电路的技术指标

4．2 FDD-LTE下行链路基站发射电路器件选择及其仿真

4．2．1 FDD-LTE下行链路基站发射电路器件选择

4．2．2 FDD-LTE下行链路基站发射电路电路仿真

4．3 FDD-LTE下行链路基站发射电路关键模块设计及实现

4．3．1 本振电路

4．3．2 基带放大电路

4．3．3 调制电路

4．3．4 射频放大、滤波、增益控制电路

4．4 RoF技术背景

4．5 基于RoF的FDD-LTE下行链路发射电路测试结果

第五章 FDD-LTE下行链路射频接收电路设计

5．1 FDD-LTE下行链路移动台接收电路的技术指标

5．2 FDD-LTE下行链路移动台接收电路器件选择

5．3 FDD-LTE下行链路移动台接收电路关键模块设计及其实现

5．3．1 解调电路

5．3．2 基带放大电路

5．3．3 差分转单端放大电路

5．3．4 接收电路的相关说明

5．4 FDD-LTE下行链路移动台接收电路测试结果

结论

参考文献

致谢