發(fā)布時間：2020-12-11 13:14

　　隨著5G移動通信的到來,頻譜資源變得更為緊張。為了提高頻譜利用率,全雙工（full-duplex）的雙工器將會逐漸取代半雙工,而環(huán)形器作為全雙工器的關(guān)鍵組成部分,成為了研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的鐵氧體環(huán)形器體積大且不可集成,不利于5G通信系統(tǒng)的小型化設(shè)計(jì),因此,近幾年對非鐵氧體環(huán)形器的研究越來越廣泛。利用晶體管實(shí)現(xiàn)的環(huán)形器,由于晶體管自身噪聲的存在導(dǎo)致環(huán)形器的噪聲系數(shù)過大,從而限制了其應(yīng)用。而利用電感、電容以及傳輸線等元件實(shí)現(xiàn)的環(huán)形器憑著良好的噪聲性能備受研究者青睞。本文在對各種環(huán)形器結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析和對比的基礎(chǔ)上,提出了兩款基于開關(guān)傳輸線的集成環(huán)形器。該環(huán)形器結(jié)構(gòu)簡單,性能優(yōu)越,易于實(shí)現(xiàn)。本文主要工作以及創(chuàng)新點(diǎn)如下:本文對開關(guān)傳輸線型環(huán)形器進(jìn)行了研究,詳細(xì)分析了它的損耗機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)方案。現(xiàn)有的環(huán)形器采用共面波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)四分之一波長傳輸線,該結(jié)構(gòu)面積大,損耗也大。本文采用集總LC傳輸線代替共面波導(dǎo),在降低損耗的同時,縮小了傳輸線的尺寸;集總LC傳輸線中的電感采用導(dǎo)線的電感效應(yīng)來替代環(huán)形電感,簡化了版圖的布局。本文利用上述的改進(jìn)方案研制了第一款環(huán)形器芯片,第一款環(huán)形器在18GHz頻率... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全雙工雙工器結(jié)構(gòu)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖2-1單端的相位不對稱元件與調(diào)制信號的時序圖下面通過時域的角度對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。信號從左向右傳播時，1端口任意頻率的入射信號，在sw1V(t)為高電平時，開關(guān)S1導(dǎo)通，信號經(jīng)過Tb/4的時間到達(dá)2端口，sw2V(t)正好為高電平，開關(guān)S2導(dǎo)通，信號從2端口出射；在sw1V(t)為低電平時，開關(guān)S1關(guān)斷，信號直接被反射回去。信號從右向左傳播時，2端口任意頻率的入射信號，在sw2V(t)為高電平時，開關(guān)S2導(dǎo)通，經(jīng)過Tb/4的時間到達(dá)S1右端，此時sw1V(t)恰好為低電平，開關(guān)S1關(guān)斷，信號被反射回去，再經(jīng)過Tb/4的時間到達(dá)S2左端時，sw2V(t)也是低電平，信號再次被反射回去，再經(jīng)過Tb/4的時間到達(dá)S1左端，此時sw1V(t)為高電平，信號從1端口出射；在sw2V(t)為低電平時，信號直接被反射回去。也就是說，信號由右邊入射時經(jīng)過了3Tb/4的延時到達(dá)左邊。顯然，信號從左到右的傳播和從右到左的傳播相比，相位的變化具有不對稱性。通過式(2-1)所示的時域表達(dá)式描述信號入射波與反射波的關(guān)系：()()111222112233()()1()44()()1()44++++=+=+bbswswbbswswTTxtvtVtxtVtTTxtxtVtxtVt(2-1)式(2-1)所示的時域表達(dá)式進(jìn)行傅里葉變換，可得式(2-2)所示的S參數(shù)矩陣34411122122bbTjTjeSe=(2-2)從S參數(shù)矩陣中的S21和S12可以看出，信號只有四分之一的功率從一端傳播到另一端，剩余的部分功率或者被直接反射回去，或者轉(zhuǎn)化成了其他的頻率分量。從中S21和S12的相位部分很容易看出相位的不對稱性，值得一提的是，當(dāng)入射信號的頻率取值合適的時候，相位也可以是對稱的。

第二章非互易元件的實(shí)現(xiàn)72.1.2平衡式相位不對稱元件在理想器件假設(shè)的前提下，單端的相位不對稱元件依然存在損耗，其損耗的主要原因在于sw1V(t)和sw2V(t)為低電平的時候，入射信號直接被反射回去，如果在sw1V(t)和sw2V(t)為低電平的時候給信號另一條通路，就可以避免發(fā)射的發(fā)生，如圖2-2所示，兩根傳輸線分別用兩組開關(guān)控制恰好解決了上述的問題，新增加的開關(guān)分別由調(diào)制信號sw1V(t)和sw2V(t)來控制，把這種結(jié)構(gòu)叫做平衡式相位不對稱元件。與上一節(jié)進(jìn)行類似的分析，針對信號從1端口向2端口傳播的情況，當(dāng)sw1V(t)為高電平時，信號沿上面的傳輸線傳播，sw1V(t)為低電平時，信號沿下面的傳輸線傳播，都是經(jīng)過Tb/4的延時從2端口出射。當(dāng)信號從2端口向1端口傳播時，若開關(guān)sw2V(t)為高電平，信號沿上面的傳輸線傳播，同樣需要經(jīng)過2次反射，然后從1端口出射，若sw2V(t)為低電平，信號沿下面的傳輸線傳播，也是經(jīng)過2次反射，同樣從1端口端出射。用式(2-3)所示的時域表達(dá)式描述信號入射波與反射波的關(guān)系：圖2-2平衡式相位不對稱元件12213()4()4bbTxtxtTxtxt++==(2-3)式(2-3)所示的時域表達(dá)式進(jìn)行傅里葉變換，得其S參數(shù)矩陣如式(2-4)所示：34400bbTjTjeSe=(2-4)觀察S參數(shù)矩陣中S21和S12的相位部分可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入信號頻率正好是調(diào)制信號頻率的奇數(shù)倍數(shù)時，即(21),0,1,2,3...inbf=k+fk=，信號從1端口入射和從2端口入射的相移分別是(2k+1)/2和3(2k+1)/2。此時，這個電路正好是一個信號從兩邊入射所形成的相位差為π的回轉(zhuǎn)器。相位差是π的情況，可以用

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]基于耦合模理論的多模諧振耦合電路研究[D]. 許慧.浙江大學(xué) 2017
[2]基于0.18μm CMOS工藝的正交壓控振蕩器研究[D]. 劉亞能.湖南師范大學(xué) 2016



本文編號：2910590