智能天线实验平台的设计与实现

摘要

无线通信技术日新月异,摆脱了线缆的束缚,使人们可以更加自由的通信。无线通信业务从最开始单一语音通信服务,到现在大量的多媒体数据交换服务,计算机互联网接入业务,网络商务服务等层出不穷对信号质量提出了更高的要求。加上无线通信用户数量激增,由此产生的通信容量不足,信号通信质量下降等一系列问题迫在眉睫。智能天线技术成为最好的解决方案,但此技术仍然处于研究阶段,不仅需要大量的理论研究,更需要各种实验进行验证。仅仅使用计算机模拟手段不能得到非常有价值的结果,一套高效廉价的实验平台对智能天线技术的研究和发展有着重大意义。
　　 本文的工作主要包括以下内容:
　　 (1)对智能天线实验平台的原理进行了深入研究和论证。
　　 (2)依据原理设计各个子模块,共四个通道。威尔金森功分器使用安捷伦公司Advanced Design System软件进行设计和调试；正交调制器阵列,对其的可控性进行了深入论证研究,对非线性误差进行了补偿。电压控制单元,主要包括外围电路设计和噪声抑制。发射单元,设计了一种通用的典型贴片天线,并进行了失配校正。单片机控制单元,编写代码负责波束形成,参数显示以及对DAC阵列的控制。
　　 (3)将上述子单元合并设计成为完整的智能天线射频前端,完成了一套完整的智能天线发射试验平台。
　　 (4)进行了系统测试。
　　 实验表明,所设计的智能天线平台工作正常,发射的波束与理论分析结果比较接近。随着后期研究的深入及改进,所取得的成果将具有极高的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 智能天线技术的应用

1.3 智能天线的优点和存在的问题

1.3.1 智能天线的优点

1.3.2 存在的问题

1.4 研究现状

1.5 主要研究内容与意义

1.6 论文内容安排

1.7 本章小结

第2章 数字波束形成

2.1 波束形成方式

2.1.1 波束切换方式

2.1.2 自适应波束形成简介

2.2 智能天线校正技术研究

2.2.1 注入信号校正系统

2.2.2 盲校正系统

2.2.3 无线信号馈入校正系统

2.3 本章小结

第3章 天线基础知识

3.1 天线增益

3.2 相控阵天线

3.3 功率方向图

3.4 波束控制

3.5 自由度

3.6 最优天线

3.7 自适应天线

3.8 智能天线

第4章 天线阵列理论

4.1 天线阵列

4.2 均匀N元线性阵列

4.3 栅瓣

4.4 本章小结

第5章 实验平台设计与实现

5.1 系统设计概述

5.2 移相器

5.2.1 开关线型移相器

5.2.2 正交调制器相移器

5.2.3 正交调制器AD 8346

5.2.4 AD8346 LO驱动

5.2.5 射频输出

5.3 LO设计

5.3.1 功率分配器

5.3.2 电阻型功分器

5.3.3 无功分压器

5.4 数-模转换器与参考电压

5.4.1 I,Q输入控制电路

5.4.2 REF19x串联电压基准

5.5 辐射单元设计

5.6 控制器

5.6.1 微控制器Atmege128L

5.6.2 PCD8544液晶

5.6.3 软件

5.7 本章小结

第6章 智能天线测试平台性能测试

6.1 校正

6.2 天线测试

6.3 单个辐射单元方向图测量

6.4 天线阵列性能测试

6.5 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

缩写词汇表

致谢

作者简介

附录