Ka波段宽带FDD/TDD数字微波通信系统前端研究与实现

摘要

电磁频谱作为资源之一，近年来人类对其应用的探索研究进一步扩展，毫无疑问人类将对整个电磁频谱进行“占领”并各尽其用，让丰富而稀有的频谱资源服务于人类社会。毫米波在带宽、辐射、传播、接收、系统集成及应用等方面显示出巨大优势，20世纪70年代，国际电信联盟( ITU)世界无线电大会就对通信业务使用的30GHz至70GHz毫米波频段进行了划分和分配。当前社会信息化进程加快，电磁频谱开发利用显得更加迫切和必要，毫米波甚至太赫兹已经成为国际社会一个重要的研究领域，这必将使得毫米波通信技术的发展加速。
　　结合近年毫米波集成电路和无线通信数据业务的发展，本文介绍了一种同时实现32GHz、38GHz频段上FDD/TDD通信制式的信道化数字微波通信系统设计与实现。该系统采用两次变频的超外差接收及二次变频发射方案，毫米波前端包含发射与接收部分，其中发射部分把中频信号上变频到 Ka频段，接收模块把 Ka频段的信号变频至 L波段，同时要求两个模块具有较高的隔离。该毫米波前端实现宽带通信的同时，还具有两个倍频链用于实现毫米波通信系统中的波道选择，且该本振倍频链对杂散抑制和相位噪声要求很高。本文详细研究了适用于本系统的波道划分、系统设计与仿真、毫米波关键器件设计与选择、腔体设计、测试电源设计等。
　　通过实验测试，通信系统收发链路动态范围各30dB，接收机噪声系数6dB以下，中频带宽22MHz，灵敏度-85dBm@SNR10dB以下，发射功率达15.4dBm，发射邻道抑制40dBc，能实现200m-5km范围内的无线通信。该系统可用于本地多点分布式业务（LMDS）通信系统或其他宽带数字微波通信系统，可采用自适应调制方式实现QPSK、4QAM、16QAM、32QAM、64QAM调制等。

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第一章 绪论

1.1 FDD/TDD通信制式特点及应用

1.2 毫米波通信特点及应用

1.3本文研究的主要内容

第二章 射频前端系统指标及结构

2.1接收机基本技术指标分析

2.2接收机基本结构分析

2.3发射机指标分析及基本结构

2.4 TDD/FDD前端系统设计指标

2.5本章小结

第三章 射频前端系统方案设计与仿真

3.1射频前端系统方案设计

3.2 接收支路系统仿真

3.3发射支路系统仿真

3.4本章小结

第四章 微波毫米波前端器件设计、选择与测试

4.1微带线及波导介绍

4.2微带-矩形波导过渡设计

4.3 30.4-41.6GHz宽带滤波器设计

4.4放大器选择与测试

4.5混频器选择与测试

4.6倍频器选择与测试

4.7倍频链功率测试

4.8本章小结

第五章 微波毫米前端系统实现及测试

5.1 测试环境

5.2 测试电源设计

5.3 毫米波装配工艺

5.4 毫米波前端腔体设计

5.5 接收机测试

5.6 发射机测试

5.7 两套系统联合测试

5.8本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻博/硕期间取得的研究成果