500万彩票网

EEPW500万彩票网 > 手机与无线通信 > 设计应用 > 5G毫米波TR组件设计

5G毫米波TR组件设计

作者:陶长亚时间:2020-05-27来源:电子产品世界收藏

  陶长亚(1.电子信息测试技术安徽省重点实验室,安徽 蚌埠 2330062.中国电子科技集团公司第41研究所,安徽 蚌埠 2330063.中电科仪器仪表(安徽)有限公司,安徽 蚌埠 233006)

本文引用地址:http://www.dzszp.com/article/202005/413610.htm

  摘 要:为了对通信信号进行测试,本文利用锁相技术、混频技术、滤波技术和功率控制技术设计出一种宽带,经过实际测试,所有指标都达到了设计要求。并成功用于信号综合测试仪中,实现了频段24.25 GHz~30 GHz的通信信号测试。

  关键词: 5G

  基金项目:电子信息测试技术安徽省重点实验室项目,由安徽省“三重一创”项目资助,国家科技重大专项(2017ZX03001020)

  0 引言

  对于的设计,已有很多人做了深入的研究[1-4]。但是对于5 G毫米波TR组件研制的文献却很少。5 G通信信号具有毫米波、大带宽等的特点。为了对5 G信号进行测试,本文设计出一种5 G毫米波TR组件,并成功用于5 G信号综合测试仪中,实现了5 G频段24.25 GHz~30 GHz的通信信号测试。

  1 方案设计

  1。1 设计指标

500万彩票网  频率范围:24.25 GHz~30 GHz

  功率输出范围:-90 dBm~10 dBm

  功率输出步进:1 dB

  调制带宽:200 MHz

  分析带宽:200 MHz

  1。2 设计方案

  本设计方案的原理框图如图1所示。对于上行发射通道,中频基带模块产生的0.25 GHz~6 GHz中频基带信号通过开关选择,经过衰减、放大等功率调整与12 GHz点频低相噪本振2次谐波混频获得24.25 GHz~30 GHz的5G通信频段信号,经过滤波、功率调整后发射出去。对于下行接收通道,24.25 GHz~30 GHz的5 G通信信号功率调整后与12 GHz点频低相噪本振2次谐波混频获得0.25 GHz~6 GHz的中频信号,利用滤波器滤波后经功率调整、开关选择送给中频基带模块进行解调分析。

1591594983864586.jpg

  2 关键电路设计

  2.1 通道设计

  TR组件通道设计方案原理框图如图2、3所示。对于6 GHz以下5G频段的0.25 GHz~6 GHz带宽200 MHz上行发射信号,由中频基带模块输出给TR组件,本设计方案选用隔离度高达60 dB的开关HMC849选择上行发射通道。经过衰减器A-0805-C-03DB和放大器FGB-1509A功率调整后输入到混频器的RF端口。TR组件中混频器选用具有谐波混频功能的谐波混频器HMC264,射频频率范围是21 GHz~31 GHz,本振频率范围是10.5 GHz~15.5 GHz,中频频率范围是DC~6 GHz。选择谐波混频器可以使设计的本振频率相对较低,本方案中的频率为12 GHz。6 GHz以下5G频段的0.25 GHz~6 GHz带宽200 MHz上行发射信号通过混频获得24.25 GHz~30 GHz带宽200 MHz的毫米波频段信号。利用腔体滤波器滤除无用的信号后输入给高增益放大器HMC263进行功率放大。由于输出功率范围要求是-90 dBm~10 dBm,输出功率步进是1 dB,所以上行发射通道数控衰减器选择HGC242,每个衰减器最大衰减范围是31.5 dB,衰减步进量是0.5 dB,采用4个器件级联的方式实现-90 dBm~10 dBm功率输出要求。为了避免上、下行信号相互影响,毫米波输入、输出端口使用环形器连接。对于下行接收通道,24.25 GHz~30 GHz带宽200 MHz的毫米波频段5 G信号由收发端口经环形器输入给30 dB数控衰减器,通过衰减、放大等功率调整后与12 GHz点频本振进行谐波混频得到0.25 GHz~6 GHz中频信号,利用6 GHz低通滤波器滤除本振、射频及交调。使用开关选择切换输出给中频基带模块进行信号解调分析。

1591595017895931.jpg

1591595018111904.jpg

  2.2 设计

  本振源采用双环锁相方案,其原理框图如图4所示。

微信截图_20200608133726.jpg

500万彩票网  本振模块为TR收、发模块提供变频所需的本振信号。5G毫米波TR组件的相噪指标主要取决于本振模块,根据上、下行通道设计方案的要求,本振频点确定为12 GHz。相位噪声是-110 dBc/Hz@10 kHz。为了实现高本振低相噪,本振源方案采用双环结构,辅助环提供8。8 GHz点频用于混频,利用基波混频实现频率向下搬移,减小主环由于倍频效应带来的相噪恶化。

  主环的相位噪声-110 dBc/Hz@10 kHz,辅助环的相位噪声应满足<-113 dBc/Hz@10 kHz。为了满足辅助环的相噪指标,本方案选用低相噪频率合成器芯片HMC440作为辅助环整数分频及鉴频鉴相器。该器件的归一化底噪为-233 dBc/Hz。假设锁相环芯片的底噪对相位噪声的影响起主导作用,环路带宽内的相噪可以用下式进行估算 [5]

  PN=PDnoisefloor+10logfPD+20log(fo/fPD) (1)

  其中,PDnoisefloor表示鉴相器归一化噪声基底,PNfr表示鉴相频率,fo表示锁相环输出频率。

  PN=-233+10log(100 × 106)+20log(8800/100)=-114dBc (2)

  假设参考信号的底噪对相位噪声的影响起主导作用,环路带宽内的相噪可以用下面的公式进行估算

  PN=PNfr+20log(fo/fPD) (3)

  其中,PNfr表示参考信号的相噪。

  PN=-160+20log(8800/100)=-121dBc (4)

  根据上面的估算,相位噪声完全能够满足设计指标。

  采用100 MHz高鉴相频率,设计三级不同带宽的环路滤波器,使用三级环路滤波器级联的方式对主环路中产生的相位噪声、谐波、杂散等高频分量进行滤波。

1591595065512590.jpg

1591595065133987.jpg

1591595065350176.jpg

  3 测试结果

  根据本方案设计的5G毫米波TR组件经调试后安装到5G信号综合测试仪中并对其进行测试,所有指标都满足设计要求。

  4 结论

  本方案利用锁相技术、混频技术、滤波技术和功率控制技术设计出一种宽带毫米波TR组件,经过实际测试,所有指标都达到了设计要求。并成功用于5 G信号综合测试仪中,实现了5G频段24.25 GHz~30 GHz的通信信号测试,具有较好的应用价值。

  参考文献:

  [1] 黄建. 毫米波有源相控阵TR组件集成技术[J].电讯技术,2011,51(2):1-6.

  [2] 季帅,张慧锋,严少敏,潘栓龙。 基于MCM技术的X波段四通道TR组件设计[J]。火控雷达技术,2015,44 (2):73 -77。

  [3] 祁华,张世文。L波段双通道TR组件设计[J]。现代导航,2018,4(2):119-123。

  [4] 张志鸿. Ka波段TR部件的研究与设计.[硕士学位论文].成都.电子科技大学,2011.

500万彩票网  [5] 周建,张玉兴。 Ku波段低相噪频率源的研制[J]。现代电子技术,2007,30(23):85-87。

  (注:本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第68页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。)



评论


相关推荐

技术专区

关闭
500彩票网 幸运时时彩 易中彩票注册 海鸥娱乐系统 北京pk10 500彩票网 小米彩票主页 500万彩票网 上海快3走势图 北京pk10