基于微带电路的泄漏信号对消技术研究

摘要

由于单天线模式的无线通信或雷达系统在体积和成本上拥有无可比拟的优势，因而被越来越多的应用在各种民用和军用领域。在双工无线通信系统或连续波雷达系统中，当发射链路和接收链路间的隔离度不够时，发射信号泄漏到接收链路中的功率可能会过大，这将会降低接收机的敏感度，严重时甚至直接使接收机饱和。如何解决这一问题，成为了提高系统性能的关键因素。本文分析和改进了若干种基于微带电路的泄漏信号对消结构，较好的解决了单天线无线收发系统中的泄漏信号对消问题。同时，相比较有源射频对消技术及其他收发隔离与泄漏对消手段，该方法具有体积小、成本低、使用简便、易于集成等优势。
　　本文首先分析了单天线无线收发系统中泄漏信号功率过大对接收机产生的影响，介绍了几种常见的收发隔离与泄漏对消手段，分析了基于微带电路的泄漏信号对消结构的主要优点。其次，设计了一种在空闲端口增加微带结构不匹配负载的平行线耦合器，该方案结构简单、成本低廉、效果明显，实测表明其能够在2.4GHz处提供-68.3dB的隔离度;第三，设计了一种在空闲端口增加电调节不匹配负载的90°分支线耦合器，该方案使用灵活方便、易于调节其最佳隔离频率和隔离深度，实测表明其能够在2.3-2.5GHz频段内提供优于-65dB的隔离度;第四，设计了一种90°分支线耦合器混合结构，该方案能够在K波段为系统提供良好的隔离度，实测表明其能够在23.96GHz处提供-63.3dB的隔离度;最后，设计了一种高带宽的耦合器混合结构，该方案能够在K波段为系统提供较高的-40dB隔离度带宽，实测表明其能够在中心频率23.7GHz处提供约1.39GHz的-40dB隔离度带宽。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景及其意义

1．2 研究的目的

1．3 本文主要做的工作

2 对消技术的理论基础

2．1 泄漏信号对单天线收发系统的影响

2．1．1 泄漏信号影响接收机灵敏度

2．1．2 泄漏信号过大会阻塞接收机

2．1．3 泄漏噪声影响接收机灵敏度

2．1．4 泄漏信号造成互调失真

2．1．5 泄漏信号造成交调失真

2．1．6 泄漏信号产生虚假信号

2．2 常用的收发隔离与泄漏对消手段

2．2．1 空间隔离

2．2．2 环形器隔离

2．2．3 频率隔离

2．2．4 射频对消技术

2．2．5 中频对消技术

2．3 采用微带无源结构提高收发隔离度的优点

3 基于微带定向耦合器实现泄漏信号对消

3．1 传统结构的微带定向耦合器作为隔离器件的使用

3．1．1 传统结构的微带定向耦合器作为隔离器件的基本原理

3．1．2 传统结构的微带平行线耦合器作为隔离器件的局限性

3．2 改变微带平行线耦合器空闲端口的匹配程度提高隔离度

3．2．1 改变空闲端口的匹配程度提高隔离度的原理

3．2．2 使用50欧姆开路短截线构造空闲端口处的不匹配负载

3．3 结果与讨论

4 基于隔离度可电调节的定向耦合器实现泄漏信号对消

4．1 定向耦合器隔离度可调节的意义

4．2 隔离度可电调节的定向耦合器提高收发链路隔离度的原理

4．3 隔离度可进行电调节的定向耦合器设计

4．3．1 变容二极管与PIN二极管的使用

4．3．2 方案仿真与制作

4．4 结果与讨论

5 基于微带多耦合器泄漏对消结构实现泄漏信号对消

5．1 研究K波段无源泄漏对消结构的意义

5．2 K波段微带多耦合器泄漏对消结构方案一

5．2．1 结构分析与设计

5．2．2 结果与讨论

5．3 K波段微带多耦合器泄漏对消结构方案二

5．3．1 对称对消结构原理

5．3．2 耦合器C隔离度对结构性能的影响

5．2．3 耦合器不平衡性对结构性能的影响

5．3．4 结构改进

5．3．5 结果与讨论

结束语

致谢

参考文献