【摘 要】
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随着5G通信技术的飞速发展以及国家政策的支持,EHF频段通信系统受到越来越多的关注,各国学者从高频段、宽带、小型化等多方面对其展开了研究。本文以小型化、平面化、集成化为设计目标,基于CPCI标准板卡对EHF频段宽带下变频组件进行了设计,实现了将EHF频段射频信号下变频为L频段中频信号,并利用微组装技术和金丝键合工艺进行装配加工。首先,本文对EHF频段下变频组件国内外的研究现状进行了调研,并介绍了变
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随着5G通信技术的飞速发展以及国家政策的支持,EHF频段通信系统受到越来越多的关注,各国学者从高频段、宽带、小型化等多方面对其展开了研究。本文以小型化、平面化、集成化为设计目标,基于CPCI标准板卡对EHF频段宽带下变频组件进行了设计,实现了将EHF频段射频信号下变频为L频段中频信号,并利用微组装技术和金丝键合工艺进行装配加工。首先,本文对EHF频段下变频组件国内外的研究现状进行了调研,并介绍了变频结构的优缺点和下变频组件的主要技术指标,由此制定合理的指标要求。根据指标要求,对组件输入信号进行功率划分和频段划分。这不仅扩大了接收动态范围,减少了信道内杂散信号,而且使有用信号远离镜像频率。此外,基于指标要求和理论基础,确定了组件的变频结构及变频通道的电平分配,同时利用ADS、SYSCALC软件对变频链路进行仿真验证。其次,按照系统设计和芯片性能,对下变频组件进行芯片选型,并且对组件内关键模块进行详细设计。(1)超宽带AGC模块:采用可变增益放大器、电可调衰减器和检波器构成负反馈AGC环路,其工作带宽为1.2GHz、动态范围大于45d B。该模块中各元器件均选用MMIC芯片,结构简单、集成度高。(2)群时延模块:基于ADS仿真结果,该模块采用环路微带线全通网络均衡群时延中的“凹陷”,可通过改变微带线电长度来改变群时延的谐振频率及波动大小,使组件的群时延小于1ns。(3)射频前端镜像抑制滤波器:采用在SIW结构上层金属板上加载CMRC单元构成带通滤波器。该滤波器带内插入损耗小于-5d B、回波损耗优于-10d B,镜像抑制大于40d Bc,并且具有结构新颖、平面化、易加工、易集成等优点。最后,对射频模块、电源模块进行合理布局,并按照CPCI标准设计腔体结构。最终实物大小满足3U4HP的CPCI标准板卡尺寸,采用微组装技术和金丝键合工艺进行装配焊接。经实物测试,整机的增益大于60d B,增益平坦度约为1.6d B,群时延小于1ns,噪声系数为9d B,谐波抑制大于40d Bc,三阶交调大于40d Bc。
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