小型化X波段BPSK调制器设计

摘要

UQPSK或QPSK调制方式在卫星通信中得到广泛的应用，BPSK调制器是构成UQPSK或QPSK调制方式的重要的器件。采用双平衡混频器结构的BPSK调制器因其优异的性能和良好的空间环境适应性使其成为卫星通信的最优选择。
　　本文首先对双平衡混频器的性能进行了分析，指出了BPSK调制器采用双平衡混频器结构时，指标和衡量方式是不同的，给出了混频器技术指标和调制器技术指标之间的对应关系，指出了BPSK调制器的关键参数为载波抑制度，设计的关键就在于输入输出巴伦的设计，对巴伦终端加入电感以改善其相位特性。说明了肖特基二极管和PIN二极管的不同功率应用场合。对于封闭式宽边耦合的悬置微带结构，首先在ADS中对单个巴伦的参数进行优化仿真，然后用HFSS进行了再次验证，确认结果基本一致，随后在ADS2011中，仿真了最终的完整印制板图，最后加入肖特基二极管的模型进行了联合仿真，得到最终结果。
　　本文的主要贡献如下：
　　1.通过对比分析，阐明了航天器用的X频段BPSK调制器的优选方案是双平衡混频器式的调制器。
　　2.分析了LO-RF隔离度与BPSK调制器矢量调制误差的关系，说明了LO-RF隔离度为影响调制器性能的关键参数。
　　3.对于Marchand巴伦设计，参考文献中一般采用终端电容匹配改善巴伦的相位特性，本文采用了电感匹配的设计方式。
　　4.采用了宽边耦合方式的悬置微带线设计巴伦，提高了耦合度。
　　5.针对调制器的应用场合，分析了PIN二极管和肖特基二极管的不同特性，指出了PIN二极管适用于高功率低速率，而肖特基二极管适用于低功率高速率。

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第一章 绪论

1.1 数字调制的发展概况

1.2 QPSK调制方式在卫星通信中的应用

1.3 BPSK调制器的现状分析

1.4 本文的主要工作

1.5 本文的结构安排

第二章 调制器的基本原理

2.1 混频器原理

2.2 双平衡混频器的基本原理

2.3 BPSK调制与解调

2.4 BPSK调制器和双平衡混频器之间的区别

2.5本章小结

第三章 BPSK调制器的工作原理

3.1 巴伦工作原理

3.2 微波二极管

3.3 悬置微带线结构

3.4本章小结

第四章 仿真与设计

4.1 巴伦的初步仿真

4.2 肖特基二极管的模型

4.3 结构设计

4.4 板图设计

4.5 板图仿真

4.6 联合仿真

4.7 实物与测试图片

4.8 本章小结

第五章 结束语

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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