5G终端宽覆盖4×4射频电路关键技术研究与验证

摘要

目前，5G商用化进程在不断推进，而5G终端芯片是5G商用化的关键之一。为完成5G终端基带芯片的设计，需要搭建原型平台进行验证。原型平台包括基带和射频两个部分。其中，大带宽、多通道、宽频率覆盖是射频电路的主要挑战。论文根据3GPP Release15标准，在2.6GHz~5GHz频率范围内，对5G终端4×4射频电路的关键技术进行研究和验证。具体工作内容包括： 第一，详细论证了超外差架构、零中频架构和低中频架构的性能，分析对比其优缺点。结合5G终端芯片的发展需求和5G终端射频电路的主要挑战，确定了射频电路采用混合架构。其中，接收电路采用超外差架构、发射电路采用零中频架构和超外差架构的设计方案。 第二，根据3GPP R15标准，结合国内运营商入网需求，提炼出5G终端射频电路具体需求。然后，对射频电路的收发EVM、谐波抑制、邻道泄露抑制比、灵敏度、动态范围和噪声系数等关键指标进行详细分析。依据分析结果，设计射频电路架构，选取合适的射频器件，完成放大滤波单元、变频单元、时钟单元以及基带接口单元的详细设计。 第三，搭建射频前端测试环境和系统测试环境。测试结果表明，在射频前端测试环境下，数据带宽为100MHz时，256QAM的发射EVM<3.5%、接收EVM<2%；在系统测试环境下，外场物理层下行峰值速率稳定在658.081Mbps，内场物理层下行峰值速率稳定在1.11Gbps。最后，根据实际测试结果，为下一步5G射频电路的设计提出建议。 论文设计和实现了一种5G终端宽覆盖4×4射频电路，频率覆盖范围为2515MHz~2675MHz、3300MHz~3600MHz和4800MHz~5000MHz，最大带宽100MHz，最大发射功率为23dBm/100MHz，三个频段均支持4发4收。论文作为5G终端芯片验证平台的组成部分，为开展5G终端芯片的验证工作起到了一定的作用，并为5G终端射频电路的集成化设计提供了一定的参考价值。

目录

声明

缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究工作与贡献

1.3 论文结构与安排

第二章 5G终端射频电路关键技术及研究现状

2.1 引言

2.2 5G终端射频电路关键技术

2.2.1 5G NR技术

2.2.2 空口成形技术

2.2.3 新型无线技术

2.3.1 测试现状

2.3.2 测试结果

2.4.1 超外差接收机

2.4.2 零中频接收机

2.4.3 低中频接收机

2.5 本章小结

第三章 5G终端射频电路需求与分析

3.1 引言

3.2 应用场景与需求

3.2.1 应用场景

3.2.2 总体需求

3.3.1 发射通道指标分析

3.3.2 接收通道指标分析

3.3.3 时钟单元指标分析

3.4 本章小结

第四章 5G终端射频电路方案设计与实现

4.1 引言

4.2 射频电路总体设计

4.3 放大滤波单元详细设计

4.3.1 2.6GHz/3.5GHz发射通道详细设计

4.3.2 2.6GHz/3.5GHz接收通道详细设计

4.3.3 4.9GHz发射通道详细设计

4.3.4 4.9GHz接收通道详细设计

4.4 变频单元详细设计

4.5 时钟单元详细设计

4.6 基带接口单元详细设计

4.7 本章小结

第五章 5G终端射频电路测试与验证

5.1 引言

5.2.1 环境搭建

5.2.2 发射性能测试与分析

5.2.3 接收性能测试与分析

5.2.4 时钟性能测试与分析

5.3.1 环境搭建

5.3.2 内场吞吐量测试

5.3.3 外场吞吐量测试

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文贡献

6.2 下一步工作的建议

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果