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Ka波段i/q调制器的研究

Ka波段I/Q调制器的研究

作者：侯学智西安电子科技大学

学位级别：硕士

异质结双极晶体管(HBT)是毫米波、微波应用领域中最重要的器件之一,其中砷化镓(GaAs) HBT具有更好的高频特性、绝缘性能以及更高的电流增益。本文主要对基于GaAs HBT器件Ka波段的i/q调制器进行了研究。首先对Ka频段基于吉尔伯特单元... 详细信息

异质结双极晶体管(HBT)是毫米波、微波应用领域中最重要的器件之一,其中砷化镓(GaAs) HBT具有更好的高频特性、绝缘性能以及更高的电流增益。本文主要对基于GaAs HBT器件Ka波段的i/q调制器进行了研究。首先对Ka频段基于吉尔伯特单元混频器结构的i/q调制器完成了简单的设计以及仿真,其中本振抑制度为27.7dB左右,边带抑制度为26.6dB左右。本文的主要工作,完成了Ka频段基于GaAs HBT器件的模拟反射型i/q矢量调制电路的设计以及仿真。其中包括对冷模HBT器件在不同偏置条件下器件特性的变化、Ka频段的Lange耦合器、Ka频段的威尔金森功率分配器以及对i/q调制中的BPSK调制器和qPSK调制器都进行了详细的设计和分析。本矢量调制器的载波抑制大约为25.6dB,边带抑制大约为27dB。本文最后在i/q矢量调制电路基础上进一步提出了一种新的电路结构,通过对原有电路结构的改进在不影响电路功能的前提下节省了大量的芯片面积,从而节省了制作成本。

关键词： Ka频段 i/q调制 qPSK

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基于光子学的微波移频方法研究

电子与信息学报 2023年第6期45卷 2123-2133页

作者：高永胜谭佳俊王瑞琼西北工业大学电子信息学院西安710129

微波移频技术(MFS)广泛应用于电子对抗、卫星通信、频控阵雷达等系统。基于光子学的微波移频方法具有带宽大、频谱纯净等优点。为了探索基于光子学的微波移频性能,该文对比研究了基于声光移频(AOFS)、锯齿波相位调制(SPM)和i/q调制3种... 详细信息

微波移频技术(MFS)广泛应用于电子对抗、卫星通信、频控阵雷达等系统。基于光子学的微波移频方法具有带宽大、频谱纯净等优点。为了探索基于光子学的微波移频性能,该文对比研究了基于声光移频(AOFS)、锯齿波相位调制(SPM)和i/q调制3种微波光子移频方法,阐释了3种方法的原理,搭建了对应的原理验证系统,对不同的移频方法进行了实验与分析。结果表明,3种移频方法都可以实现精准的微波信号移频,实现大于30 dB的杂散抑制比。但3种移频方法也存在各自的局限性:AOFS的工作频率、带宽和移频方向较为固定,可调谐性低;SPM移频与i/q调制对输入驱动信号要求严格,系统稳定性较差。

关键词：微波信号移频光子学声光移频锯齿波相位调制 i/q调制

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多制式数字基带信号发生技术

多制式数字基带信号发生技术

作者：习郑虎中北大学

学位级别：硕士

基带信号发生器是矢量信号源中的重要部件,它为i/q调制器提供了需要的数字调制基带信号,同时其产生的数字调制基带信号也可以作为输出信号直接输出。然而,随着数字调制技术的不断发展,我所原有基带信号发生器的性能越来越难满足用户不... 详细信息

基带信号发生器是矢量信号源中的重要部件,它为i/q调制器提供了需要的数字调制基带信号,同时其产生的数字调制基带信号也可以作为输出信号直接输出。然而,随着数字调制技术的不断发展,我所原有基带信号发生器的性能越来越难满足用户不断增长的需求。因此,有必要重新对数字基带信号发生技术进行研究,设计出能够提供多制式、大带宽数字调制基带信号的基带信号发生器,以满足新一代矢量信号源的要求。本文以基带信号发生器设计为背景,提出了基于FPGA的多制式数字基带信号发生方案,以矢量调制技术为基础,采用软件无线电思想,以可编程逻辑器件构建了一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,用软件更新的方式实现了各种格式数字调制基带信号的生成,实现了基带信号发生器的i/q实时基带功能。本文同时对数字基带信号发生中的关键技术进行了重点研究,包括伪随机序列发生、数字调制映射、高速数字成形滤波、可变内插滤波和直接数字频率合成等技术。经过实际测试与应用,基带信号发生器所产生的数字调制基带信号可满足FSK、PSK、qAM等多种调制格式,信号质量良好,达到设计要求。本文主要取得以下研究成果: (1)完成了多标准格式基带数据的设计,实现了FSK,MSK,GMSK,BPSK,qPSK,8PSK,OPSK,DPSK,qAM16,qAM64,qAM128,qAM256及用户自定义调制格式的基带信号生成。 (2)完成了基带数据源设计,实现了ALL1s,ALL0s,PN9,PN13,PN15,PN23及用户自定义调制格式的基带数据生成。 (3)对成形滤波技术进行了深入研究,完成了多制式数字滤波器的设计,实现了可变陡降系数的升余弦、高斯、根升余弦及矩形滤波器,用于数字基带信号的实时滤波。 (4)对基带信号发生中的多速率信号处理相关问题进行了研究,完成了可变内插滤波器组的设计,实现了大范围的码元速率,码元速率从1KSym/s到50MSym/s可变。

关键词：基带信号 i/q调制数字成形滤波器 CiC滤波

基于线性扫频信号调制的时间透镜的研究和实现

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基于线性扫频信号调制的时间透镜的研究和实现

作者：唐伟电子科技大学

学位级别：硕士

大数据、人工智能、超高清视频的发展将进一步促使通信传输速率的提升。传统的电信号处理速度已经远远小于通信传输速率,用光信号处理代替电信号处理,已经成了突破通信系统瓶颈的趋势。空间光学中通过使用光学透镜就可以实现空间傅里叶... 详细信息

大数据、人工智能、超高清视频的发展将进一步促使通信传输速率的提升。传统的电信号处理速度已经远远小于通信传输速率,用光信号处理代替电信号处理,已经成了突破通信系统瓶颈的趋势。空间光学中通过使用光学透镜就可以实现空间傅里叶变换以及全息影像等复杂功能,随着时空对偶原理的提出,空间光学中的信号处理技术逐渐被应用于时域光信号处理,催生出了时间透镜。与空间透镜一样,时间透镜也具有系统元件少、功能强大的特点,是极具潜力的光信号处理方案。本文基于时空对偶原理,类比于空间透镜中聚焦高斯光束在衍射极限下形成艾里斑,推导出时域分辨率的计算公式以及品质因数两大参数,并以此为标准分析了常见的时间透镜。普通的基于电光相位调制的线性时间透镜性能有限,而基于非线性效应的实现方法系统过于复杂,还存在系统不稳定等问题,因而本文提出了调制线性扫频信号实现新型时间透镜的方法,利用高速任意波形发生器直接产生两路正交的线性扫频信号,并通过i/q调制方式调制到光波上,相比于传统电光相位调制的时间透镜,能够使时域孔径和品质因数实现数量级的提升。在此基础上研究了相位调制器、马赫-增德尔调制器以及i/q调制器的调制原理,从实验精度出发,利用i/q调制器进行了线性扫频信号调制实验,时域孔径达到了4.4 ns,品质因数达到558,远远大于传统时间透镜。此外还研究了两种方法用于扩展线性扫频时间透镜带宽。本文还针对时间透镜在光信号处理方面的应用,构建了基于线性扫频时间透镜的光脉冲整形仿真系统。在时域成像方面,探究了时间透镜对于脉宽为1 ps高斯脉冲的缩放因子范围,结合了i/q调制器的调制过程,研究了各种系统因素对时域成像的影响,仿真结果表明高阶相位项和失焦是产生时域像差的主要原因;时域傅里叶变换方面,对时间透镜的傅里叶变换过程进行了仿真分析,基于色散系统中脉冲频谱传输的不变性以及高斯脉冲时域波形和频谱包络的对应性,实现了基于频域到时域转换的高斯脉冲无失真传输系统。

关键词：时间透镜线性扫频 i/q调制光信号处理

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基于循环频移的可调谐光学频率梳技术研究

基于循环频移的可调谐光学频率梳技术研究

作者：孙婷北京邮电大学

学位级别：硕士

近些年来,光频梳因为结构简单、成本低以及易于操作等优点成为光通信系统的理想光源,在微波光子学领域具有广阔的应用场景。为了促进光频梳相关技术进一步发展,追求更优质的光频梳尤为重要。本论文首先从光频梳的产生机制展开研究,主要... 详细信息

近些年来,光频梳因为结构简单、成本低以及易于操作等优点成为光通信系统的理想光源,在微波光子学领域具有广阔的应用场景。为了促进光频梳相关技术进一步发展,追求更优质的光频梳尤为重要。本论文首先从光频梳的产生机制展开研究,主要研究了循环频移产生光频梳的方案中高边模抑制比、梳齿间隔可调谐性和梳齿根数的可控性等问题。然后利用光频梳独特的时间和光谱特性,在频率测量的应用方向上进行了探索性研究,具体展开工作如下:1、针对基于循环频移产生光频梳的方案,介绍了方案结构中影响输出光频梳性能的因素,包括iq调制器的射频驱动信号及直流偏置电压、放大器的输出饱和功率以及激光器的中心波长。结合仿真结果,分析产生高质量光频梳的条件以及相关参数的偏移值最大范围。一是在iq调制器产生单边带过程中,为了获得功率较高的信噪比,则需要保证射频信号幅度满足Viq调制器上的两路射频驱动信号相位偏离值要保证在±0.02π范围内,功率偏差值要在0.5dB以内,直流偏置电压偏离准确位置保证在±0.02Vπ范围内。2、在传统循环频移结构中电域模块部分引入移相器,旨在优化光频梳的输出性能指标,随后依照实验结构搭建循环频移平台,得到在平坦度2.8dB内,梳齿间隔9-14GHz灵活可调谐、90根可控的光频梳谱线。3、利用循环频移产生的高质量光频梳,仿真验证了在瞬时频率测量方向上的方案可行性,针对该方案存在的盲点给出改进方案,引出一种特殊型多重频递进式光频梳,并利用此方案进行待测信号的频率测量,最后通过仿真分析4个不同位置的典型频率点来验证该方案的有效性和算法的正确性。综上所述,本论文从光学频率梳的产生方式和光频梳的应用两个维度展开研究,基于循环频移产生光频梳的方案不仅系统实现简单,且输出光频梳灵活性强,稳定性高。

关键词：微波光子学 i/q调制循环频移光学频率梳

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基带信号发生器的软件设计及相关技术研究

基带信号发生器的软件设计及相关技术研究

作者：岳阔西安电子科技大学

学位级别：硕士

基带信号发生器是矢量信号源中的重要部件,它为i/q调制器提供了需要的数字调制基带信号,同时其产生的数字调制基带信号也可以作为输出信号直接输出。然而,随着数字调制技术的不断发展,原有基带信号发生器的性能越来越难满足用户不断增... 详细信息

基带信号发生器是矢量信号源中的重要部件,它为i/q调制器提供了需要的数字调制基带信号,同时其产生的数字调制基带信号也可以作为输出信号直接输出。然而,随着数字调制技术的不断发展,原有基带信号发生器的性能越来越难满足用户不断增长的需求。因此,有必要重新对数字基带信号发生技术进行研究,设计出能够提供多制式、大带宽数字调制基带信号的基带信号发生器,以满足新一代矢量信号源的要求。本研究选取基带信号发生器作为重点研究对象,针对当前该领域存在的不足之处,通过运用FPGA技术,设计了新型的数字基带信号产生方案,同时综合运用矢量调制技术和可编程逻辑器件研发了通用性的硬件平台,该平台呈现出了开放性、标准化和模块化的特征。本次研究就围绕基带信号发生器展开深入探讨,利用FPGA平台测试了多个模块,并结合PSK,FSK以及qAM数字调制基带信号的特点有效完成了i/q实时基带功能。本次研究着重围绕数字基带信号中的信号传输技术开展了深入分析,比如高速数字成形滤波等、可变内插滤波和直接数字频率合成等技术。通过深度测试发现,基带信号发生器生成的数字调制基带信号能够同时使用FSK、PSK、qAM等几种调制格式,并且取得很好的效果,完全符合相关设计标准。本次研究的结论可以概括为如下几个方面:（1）开展了多标准格式环境下的基带数据的设计,实现BPSK、qPSK、OqPSK、DqPSK、Pi/4qPSK、3Pi/8-8PSK、8PSK、16PSK、2FSK、4FSK、8FSK、16FSK、MSK、GMSK、4qAM、16qAM、32qAM、64qAM、128qAM、256qAM、512qAM及用户自定义调制格式的基带信号生成技术及任意波信号发生技术。（2）完成了基带数据源设计,设计了ALL1s,ALL0s,PN9,PN13,PN15,PN23及本次研究需求的基带数据。（3）根据研究需求设计了多制式滤波器,该滤波器能够适应系数发生升余弦、高斯、根升余弦三种变化,从而可以有效的实现实时的滤波。（4）设计了能够适应不断变化的内插滤波器,从而能够有效提升较大区域的码元速率,并且在区间1kSym/s到50MSym/s内可以发生变化,在DA固定时钟200MHz时,实现码元速率1kSym/s到50MSym/s可变,分辨率1Hz。

关键词：基带信号 i/q调制数字成形滤波器 CiC滤波通信抗干扰技术