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盲信号测量接收机射频前端优化设计与仿真
| 论文题名： | 盲信号测量接收机射频前端优化设计与仿真 |
| 关键词： | 动车组;射频接收机;低噪声放大器;滤波器;混频器 |
| 摘要： | 随着科学技术的发展，电子电气行业欣欣向荣，空间电磁环境变得愈发恶劣，电磁辐射干扰问题也越来越复杂。在电磁兼容实际测试中，常遇到屏蔽室造价昂贵、被测设备过于庞大、无法现场测试固定设备等问题。于是科学家们提出了虚拟暗室测试技术，以克服上述问题，它的研究正处于探讨和完善阶段。在高速铁路动车电磁辐射测量中，为解决测试场地限制，提出了能现场实时提取电磁辐射信号的盲信号测量接收机。其中，接收并分离信号的盲信号测量接收机射频前端是研究过程中的关键部分。 本文基于盲信号测量接收机的射频前端结构，对滤波器、低噪声放大器、混频器等模块进行了优化设计、仿真和测试。通过ADS(advanced design system)仿真工具，完成了接收链路的模型设计，对各模块以及整机参数进行扫描。从硬件设计、电路仿真、系统测试和板级电磁兼容等几个方面详细阐述了测量接收机射频前端的优化过程。 本文首先探讨了射频接收机的基本结构及特点，从接收机整机链路的角度模拟了系统性能。然后结合实际应用需求，将系统优化目标集中在低噪声放大器、滤波器及混频器三大模块。其中，运用了阻抗匹配等射频电路设计关键技术。主要优化过程如下: (1)低噪声放大器:以安华高科技生产的高电子迁移率场效应管ATF531p8为核心，结合芯片手册，分析晶体管特性，设计外围偏置电路，仿真增益及稳定性，对输入端进行阻抗匹配，使低噪声放大器的各项性能达到设计要求。 (2)滤波器:结合滤波器基本原理和性能指标，通过仿真对比不同类型低通滤波器的幅度响应，以平坦度、带内纹波、带外损耗等为目标，确定最优方案。在设计带通滤波器时，仿真对比了低阶与高阶巴特沃斯带通滤波器的带外衰减程度，并最终进行了微带化设计以优化性能。 (3)混频器:结合混频器基本工作原理及典型吉尔伯特混频单元，分别以NMOS管和集成芯片ADL5387为基础设计了混频器模块，通过仿真对比它们的输出频谱来选择最适合本课题的方案。 总的来说，本文基于盲信号测量接收机初期项目，结合微波射频电路理论及硬件设计经验，通过元器件选型、外围电路设计、电路功能仿真、电路板制作及测试等几个方面，使低噪声放大器达到了高增益且低噪声的设计目标，使低通滤波器带内平坦度提升，使带通滤波器带外衰减程度加剧，使混频器的变频增益稳定，优化了盲信号测量接收机射频前端的整体性能。 |
| 作者： | 万玮 |
| 专业： | 交通信息工程 |
| 导师： | 蒋大明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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