宽带系统模拟均衡器的分析和设计

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作者：

黄辉

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摘要：

在无线通信系统中,源于二端口及多端口器件传输参数和无线信道传输参数的不平坦特性引起的信号畸变,造成信号幅频特性的不平坦与群时延特性的波动,使信号的码间干扰(ISI)非常严重,码间干扰严重会使误码率显著提高.为了克服种种实际器件与无线信道的不平坦特性带来的信号畸变,必须在必要的地方增加幅度均衡器或相位均衡器予以消除,以补偿元器件和信道带来的不平坦变化,从而达到减少信号畸变的目的.最近几年,通信系统中对均衡器的使用已经越来越频繁[1-2].对数字均衡器而言,基于无线信道的时变性,能够自适应变化且不需要训练序列的盲均衡器被广泛关注[3].而在模拟均衡器方面,由于面积与功耗的考虑,常常使用无源的,集总参数均衡器[4].均衡量已经从几dB发展到二三十dB,均衡器的带宽也从低频发展到了Ku波段.但是,性能优良,结构简单,调试方便,价格低廉的均衡器仍有着极大的需求,有待进一步研发.本文所设计的宽带模拟均衡器建立在目前各种均衡器设计的基础上,主要针对幅度均衡器和相位均衡器进行分析与设计.均衡器的设计指标主要涉及均衡带宽,均衡量等.然而在均衡幅频特性与相频特性时存在着矛盾,对群时延不平坦的均衡常常伴随着信道幅频特性的恶化,对幅频特性的均衡又容易造成系统群延迟的波动.于是,如何平衡幅频特性与相频特性相互之间的影响与如何在幅度均衡器和相位均衡器各自的设计领域中,在保持其基本特性的基础上,实现各项指标的突破,成为了本课题的研究目的与意义.研究内容如下:1)介绍了宽带模拟幅度均衡器与相位均衡器的特点,均衡器的分类与国内外发展现状,论述了宽带模拟均衡器设计的必要性.此外,介绍了宽带系统信道特征,论述了宽带模拟均衡器设计的重要性.2)宽带模拟均衡器的设计基础.介绍了均衡器的基本原理,设计指标与设计流程,同时简要介绍了均衡器的设计考虑,包括传输函数的求解,微带线的结构的设计基础等.3)宽带模拟均衡器的分析与设计.本论文根据频段与结构的划分,设计了四个不同类型的幅度均衡器与两种不同类型的相位均衡器.就不同的均衡目标,分别利用了集总参数和微带参数两种设计方法.首先,提出均衡器的结构类型,利用ABCD网络分析等数学分析方法,推算各种结构均衡器的传输函数或21S;其次,建立在此理论分析的基础上,利用仿真软件先进系统设计(ADS)对不同类型的均衡器进行仿真与调试;然后,基于ADS仿真的结果,利用制板软件画出均衡器原理图并进行印制电路板(PCB)设计.生产加工后,对不同类型的均衡器实物电路进行焊接,调试,结果测试与结果分析;最后,利用误差向量幅度(EVM)系统对均衡器的均衡效果进行验证.4)改进型的幅度均衡器与相位均衡器的分析与设计.基于前文设计的均衡器,创造性地提出几类在指标上进一步实现突破的结构,利用软件仿真,从仿真的角度丰富本文均衡器的设计.全文完成了上述均衡器的设计,虽然还存在一些不足,但是也有提高.幅度均衡器能够满足一定的S11的要求的同时,在均衡量的指标上有一定的提高;相位均衡器能够在满足一定S21与S11的要求的同时,在群延迟均衡量与带宽的指标上有一定的提高.

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关键词：

幅度均衡器 相位均衡器 误差向量幅度

学位级别：

硕士

学位年度：

2016

DOI：

10.7666/d.D00989185