Ka波段I/Q直接调制器的研究与实现

摘要

直接调制技术已经逐渐成为通信系统射频前端的重要发展趋势之一。随着通信系统对射频前端体积、功耗以及成本的要求日益严格，直接调制技术以其结构简单的特点以及在低功耗低成本系统中的潜力而逐渐受到研究人员的重视。因此，本文选择直接调制技术作为主要研究内容。本文的主要工作内容如下：
　　首先，本文对直接调制器的结构、关键问题以及产生的原因进行了详细的探讨及分析。在此基础上，对已有的相关方法进行了总结对比，从中选取了相应结构应用于本设计，并给出了系统框图。根据理论分析以及设计指标，对设计中的功分器等器件指标进行了分配，作为后续设计的设计指导。
　　其次，本文对调制器中采用的单平衡混频器三种可能的相位状态进行了详细的理论分析。通过对比三种相位状态对冗余信号抑制性能的强弱，最终采用本振-基带反相型结构设计单平衡混频器。其中，采用本振-基带信号公共接地的方式避免了单平衡混频器基带信号与射频信号线的交叉问题。
　　然后，根据设计指标设计了多种无源器件，包括三种低通滤波器、两类三个90?混合网络以及两类三个0/180?混合网络。根据设计需求选择相应的器件设计完成了一个Ka波段I/Q直接调制器并进行了加工测试。
　　最后，针对测试结果与仿真数据之间的偏差，本文进行了详细地分析以及验证。排除测试中存在的外在因素后，仿真数据与实测数据较为吻合，表明了设计结果的正确性。

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第一章 绪 论

1.1 直接调制技术研究现状以及发展趋势

1.2 选题依据和研究意义

1.3 论文的主要工作内容

第二章 直接调制器系统方案

2.1 直接调制器分析

2.2 I/Q幅相失衡以及直流失调原因分析

2.3 系统方案设计

2.4 本章小结

第三章 混频器理论

3.1 混频器主要技术指标

3.2 二极管混频器原理分析

3.3 二极管选型原则

3.4 单平衡混频器分析

3.5 本章小结

第四章 无源网络设计

4.1 滤波器设计

4.2 功率分配以及合成网络设计

4.3 本章小结

第五章 单平衡混频器的设计

5.1 二极管选型

5.2 二极管建模以及匹配

5.3 单平衡混频器仿真

5.4 本章小结

第六章 直接调制器系统设计

6.1 系统设计

6.2 调制性能仿真

6.3 本章小结

第七章 测试结果及其分析

7.1 测试准备工作

7.2 测试结果及分析

7.3 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 全文总结

8.2 后期工作与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果