發(fā)布時(shí)間：2018-07-24 11:24

【摘要】：目前,隨著移動(dòng)用戶對(duì)信息業(yè)務(wù)需求量的高速增長,頻譜資源日益緊張,頻譜資源的高效利用成為研究熱點(diǎn),認(rèn)知無線電、三網(wǎng)融合、頻譜感知等技術(shù)隨之應(yīng)運(yùn)而生；有別于當(dāng)前傳統(tǒng)的通信系統(tǒng),這些新技術(shù)使得通信系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)地選擇通信頻段和信道,實(shí)現(xiàn)不同通信制式的融合和頻譜資源的高效利用。但是,這樣的動(dòng)態(tài)頻譜共享無線通信系統(tǒng)不能采用傳統(tǒng)的固定頻帶的濾波器抑制干擾,而需要一種具有頻率響應(yīng)可重構(gòu)特性的可調(diào)濾波器,動(dòng)態(tài)地隨著系統(tǒng)信道的改變調(diào)整濾波器的頻率和帶寬。本文針對(duì)動(dòng)態(tài)頻譜共享通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與研究熱點(diǎn)——可重構(gòu)射頻收發(fā)模塊和可重構(gòu)射頻濾波器,開展深入的理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作和成果如下：1.首次提出一種結(jié)合耦合矩陣和非線性電流源的可調(diào)濾波器弱非線性分析方法,分析與預(yù)測(cè)加載變?nèi)荻�極管的可調(diào)濾波器的非線性產(chǎn)物,該方法適用于任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、任意分?jǐn)?shù)帶寬和采用絕大多數(shù)可調(diào)諧振器的可調(diào)濾波器設(shè)計(jì)；其次,分析了相對(duì)帶寬、耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和諧振器類型對(duì)可調(diào)濾波器非線性失真的影響,并給出相應(yīng)減小非線性分量的可行途徑。采用解析分析方法計(jì)算所得到的可調(diào)濾波器非線性分量與諧波平衡仿真結(jié)果一致,并且與電路實(shí)測(cè)結(jié)果相吻合,充分驗(yàn)證方法的有效性與準(zhǔn)確性。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于IEEE Trans. on MTT, vol.63, no.11,2015。2.提出一種目前最廣義的耦合矩陣綜合理論,突破目前傳統(tǒng)耦合矩陣綜合技術(shù)要求源和負(fù)載至少存在實(shí)數(shù)阻抗的限制。該方法基于功率波散射參數(shù)的定義,采用解析公式可將復(fù)數(shù)參考阻抗下的二端口散射參數(shù)直接轉(zhuǎn)變?yōu)轳詈暇W(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納矩陣,進(jìn)而可以分別使用傳統(tǒng)的留數(shù)方法和本征值優(yōu)化方法獲得橫向耦合矩陣和特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的耦合矩陣,其源端和負(fù)載端參考阻抗均可以是任意復(fù)數(shù)阻抗,適用于任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過四階全規(guī)范耦合矩陣和高階復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)耦合矩陣的綜合實(shí)例,充分驗(yàn)證該方法的有效性和可靠性。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于IEEE MWCL, vol.25, no.6,2015.3.提出一種雙路徑電磁混合耦合的結(jié)構(gòu),用于絕對(duì)帶寬恒定的可調(diào)濾波器設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)主要是四分之一波長諧振器在短路端通過金屬通孔進(jìn)行磁耦合,在開路端通過平行耦合線進(jìn)行電耦合,從而實(shí)現(xiàn)耦合系數(shù)曲線大小與斜率的獨(dú)立控制。通過深入分析耦合機(jī)理并給出相應(yīng)的綜合設(shè)計(jì)方法,研制了恒定帶寬為100MHz的可調(diào)濾波器加以驗(yàn)證。另一方面,為了同時(shí)提高可調(diào)濾波器的選擇性和帶外抑制度,提出了一種頻率相關(guān)的輸入輸出饋電結(jié)構(gòu),研制了雙極點(diǎn)恒定帶寬可調(diào)濾波器,能夠產(chǎn)生多至五個(gè)傳輸零點(diǎn)；上述研究結(jié)果已經(jīng)分別發(fā)表于IEEE MWCL, vol.24, no.7,2014, IEEE MTT-SIMS2014。4.提出一種四分之一波長諧振器和雙模諧振器混合結(jié)構(gòu),研制了四階盒式結(jié)構(gòu)的高選擇性帶通濾波器,相比傳統(tǒng)的四階盒式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、加工容差大、選擇性好。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于IEEE MWCL, vol.24, no.12,2014,獲得一項(xiàng)專利授權(quán)(專利號(hào)：ZL 2013 10552948.3)。5.在以上可調(diào)濾波器技術(shù)的研究基礎(chǔ)上,研制了NGB-W的可重構(gòu)直接變頻射頻收發(fā)前端。采用絕對(duì)帶寬恒定的可調(diào)窄帶濾波器動(dòng)態(tài)選擇信道,抑制干擾信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)UHF頻段頻譜資源的動(dòng)態(tài)高效利用。
[Abstract]:At present, with the rapid growth of the mobile users' demand for information services, the spectrum resources are becoming increasingly tense. The efficient utilization of spectrum resources has become a hot spot. Cognitive radio, triple network fusion and spectrum sensing have emerged as the times require, which are different from the current traditional communication systems. These new technologies make the communication system dynamically selected. The communication band and channel can achieve the fusion of different communication modes and the efficient utilization of spectrum resources. However, such a dynamic spectrum sharing wireless communication system can not use the traditional fixed band filter to suppress interference, but requires a tunable filter with frequency response reconfigurable characteristics, which dynamically changes with the change of the system channel. To adjust the frequency and bandwidth of the filter, this paper focuses on the key technologies and research hotspots of the dynamic spectrum sharing communication system - reconfigurable RF transceiver module and reconfigurable RF filter, and carries out in-depth theoretical research and experimental verification. The main innovative work and results of this paper are as follows: 1. a combination of coupling matrix is proposed for the first time. The nonlinear analysis method of tunable filter with nonlinear current source is used to analyze and predict the nonlinear product of the tunable filter for loading varactor. This method is suitable for arbitrary topology, arbitrary fractional bandwidth and adjustable filter set using most tunable vibrators. Secondly, the relative bandwidth and coupling topology are analyzed. The influence of the structure and resonator type on the nonlinear distortion of the tunable filter and the feasible way to reduce the nonlinear component are given. The analytical method is used to calculate the nonlinear component of the tunable filter, which is consistent with the harmonic balance simulation results, and is in agreement with the measured results of the circuit, and the validity and accuracy of the method are fully verified. The results of the above study have been published in IEEE Trans. on MTT, vol.63, and no.112015.2. to present a comprehensive theory of the most generalized coupling matrix, which breaks through the limitations of the current traditional coupling matrix synthesis technology requiring the source and load at least real impedance. Based on the definition of the parameters of the power wave scattering, the analytical formula can be used. The two port scattering parameters of the complex reference impedance are directly transformed into the admittance matrix of the coupled network, and then the coupling matrix of the transverse coupling matrix and the specific topology can be obtained by using the traditional residue method and the eigenvalue optimization method respectively. The reference impedance of the source end and the load end can be arbitrary complex impedance, and it is applicable to arbitrarily. The effectiveness and reliability of the method are fully verified by a comprehensive example of four order fully normalized coupling matrices and high order complex topology coupling matrices. The results of the above study have been published in IEEE MWCL, Vol.25, and no.62015.3. for a dual path electromagnetic hybrid structure for constant bandwidth constant tunable filtering. The structure of the 1/4 wavelength resonator is mainly magnetic coupling through a metal through hole in the short circuit, and the electric coupling is carried out through the parallel coupling line at the open end, thus realizing the independent control of the size and slope of the coupling coefficient curve. The constant bandwidth is developed by analyzing the coupling mechanism and giving the corresponding comprehensive design method. To verify the 100MHz tunable filter, on the other hand, in order to improve the selectivity of the tunable filter and the band suppression system at the same time, a frequency dependent input and output feed structure is proposed. A constant bandwidth tunable filter for a bipolar point is developed, which can produce more than five transmission zeros. The above results have been published in IEE, respectively. E MWCL, Vol.24, no.72014, IEEE MTT-SIMS2014.4. proposed a hybrid structure of 1/4 wavelength resonator and dual mode resonator, and developed a high selective band pass filter for the four order box structure. Compared with the traditional four order box structure, the structure is compact, the design is simple, the addition tolerance is large, and the selectivity is good. The above results have already published in IE EE MWCL, Vol.24, no.122014, obtained a patent license (patent number: ZL 201310552948.3).5. on the basis of the research of the above tunable filter technology, developed a reconfigurable direct frequency frequency transceiver front end of NGB-W. The channel of dynamic selection of the tunable narrow band filter with absolute bandwidth constant is used to suppress the interference signal and realize the UHF frequency band. The dynamic and efficient utilization of spectrum resources.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：2141227