毫米波便携终端通信机的研究与实现

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保证通信系统可靠性的前提下,降低系统的体积和重量,提高其便携可用性是便携通信系统的主流发展趋势,也是国内外学者的研究热点。毫米波频段的元器件较小,有利于系统进行小型化的设计且毫米波通信的研究对于未来无线通信具有重要的研究意义,是无线移动通信重要发展方向之一。在此背景下,本文研究实现了工作在38-40GHz频段,用于点对多点通信的便携终端通信机。首先,分析对比各常用收发机结构,给出了其优缺点,确定系统采用超外差式结构。对系统基带与射频部分进行分板设计,通过板板连接器与射频接头进行连接,缩小了整体的尺寸,提高系统的便携性。其次,根据系统的设计指标,对系统的链路预算进行仿真设计,针对关键模块电路进行选型与设计。设计了一种简化的毫米波变频结构,该结构不需要使用放大器与滤波器,与毫米波经典变频结构相比,简化后的变频结构所用器件少,有效地降低了系统功耗,减少了系统尺寸,进而提高了系统的便携性。为对系统变频后产生的镜像频率与本振泄露等杂散等进行抑制,仿真实现了38~40GHz频段的基片集成波导带通滤波器,对信号进行频带的选择。接着,根据要求设计实现了一款基于印刷偶极子在方位面辐射具有全向性的小型全向天线。测试结果表明在38~40GHz频段内,天线的回波损耗均小于-16d B,且38GHz,39GHz,40GHz三个频点的方位面的辐射方向图的不圆度在3d B左右。最后,对所设计的毫米波便携终端通信机进行了实现。实现的系统尺寸为80mm*64mm*24mm,总的质量小于600g,具有便携性。对系统进行测试,整机测试结果显示在38.54GHz频点,符号速率为20Msps的BPSK信号的发射调制EVM为12.62%,邻信道抑制比为29.7d Bc。接收测试显示符号速率为20Msps的BPSK信号的解调EVM为14.75%,系统接收噪声系数为11.83d B。最后对系统测试时出现的现象进行了分析并给出合理的解释。测试结果表明,设计实现的毫米波便携通信系统能满足设计要求。
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